來(lái)源|Carbon

01背景介紹

隨著晶體管密度的增加，先進(jìn)制程的芯片需要更強(qiáng)大的散熱能力來(lái)保證電子器件的可靠性。目前，柔性熱界面材料(TIMs)作為TIM被用在芯片散熱的應(yīng)用中。在實(shí)際應(yīng)用中，熱導(dǎo)率和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性是TIMs的兩個(gè)重要參數(shù)。優(yōu)異的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性是保證高導(dǎo)熱TIMs在復(fù)雜體系中長(zhǎng)期運(yùn)行的前提。傳統(tǒng)的TIMs大多采用硅酮基體和導(dǎo)熱填料的復(fù)合材料，但這種基體存在固有的工作溫度范圍窄(<150 ℃)、機(jī)械回彈性差等問(wèn)題限制了材料應(yīng)用。利用純碳基TIMs是一種新興的方法，可以提高導(dǎo)熱性，并在大范圍的工作溫度下實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。然而，絕大多數(shù)碳基TIMs在變形時(shí)的可恢復(fù)性較差，甚至不具有變形性，這極大地限制了其實(shí)際應(yīng)用。

02成果掠影

近期，浙江大學(xué)高超教授、徐震教授和劉英軍教授以及龐凱博士后共同在高導(dǎo)熱TIM材料的制備取得新的成果。該團(tuán)隊(duì)采用水塑性泡沫(HPF)和界面強(qiáng)化方法制備了碳基石墨烯泡沫材料(GFR)作為柔性TIM。氧化石墨烯(GO)的浸漬增強(qiáng)了GFR內(nèi)部的界面鍵合，使其具有優(yōu)異的結(jié)構(gòu)完整性。它可以在60%的壓縮應(yīng)變下保持10,000次循環(huán)后的機(jī)械穩(wěn)定性，并能夠維持高達(dá)500°C的高溫，這在以前的報(bào)道中從未實(shí)現(xiàn)過(guò)。該團(tuán)隊(duì)證明了GFR-TIM不僅具有很高的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，而且具有比大多數(shù)商用TIMs (5-10 W/mK)更高的導(dǎo)熱系數(shù)(~17.42 W/mK)。GFR-TIM可以作為CPU的高效散熱組件，與商用TIM相比，其散熱效率更高。該項(xiàng)工作提供了一種先進(jìn)的石墨烯基TIM，具有優(yōu)異的環(huán)境適應(yīng)性和抗疲勞性能，擴(kuò)大了其在極端環(huán)境中的應(yīng)用，如高超聲速飛行器、高通量衛(wèi)星和大功率雷達(dá)系統(tǒng)。研究成果以“Heterogeneous stacking strategy towards carbon aerogel for thermal management and electromagnetic interference shielding ”為題發(fā)表于《Chemical Engineering Journal 》。

03圖文導(dǎo)讀

圖1.TIM應(yīng)用示意圖。

圖2.(a) GFR制備示意圖，(b，c)無(wú)氧化石墨烯和有氧化石墨烯膠粘劑的GFR的SEM圖像，(d)不同密度GFR的光學(xué)照片，(e，f) GFR的橫切面和縱切面SEM圖像。

圖3.(a) GFR在90%應(yīng)變壓縮循環(huán)中的可恢復(fù)性和(b)微觀結(jié)構(gòu)演變。

圖4.GFR的力學(xué)性能。

圖5.GFR的導(dǎo)熱系數(shù)和TIM性能。

圖6.GFR-TIM的熱管理應(yīng)用。

審核編輯：湯梓紅