浙江大學(xué)高分子系高超教授團(tuán)隊(duì)研發(fā)出一種高導(dǎo)熱超柔性石墨烯組裝膜,導(dǎo)熱率接近理想單層石墨烯導(dǎo)熱率的40%,可反復(fù)折疊6000次、彎曲十萬次,有望應(yīng)用在電子元件導(dǎo)熱、新一代柔性電子器件及航空航天等領(lǐng)域。這一成果日前發(fā)表于《先進(jìn)材料》(Advanced Materials)雜志。
現(xiàn)有的宏觀材料中,高導(dǎo)熱和高柔性是一對矛盾,往往難以兼得。石墨烯材料的出現(xiàn)雖然為解決這一矛盾提供了理論上的可能,但此前并沒有研究團(tuán)隊(duì)能實(shí)現(xiàn)突破。
高超團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造性地提出“大片微褶皺”的材料制備方法:首先將大片單層石墨烯互相交疊,經(jīng)高溫?zé)崽幚砗,材料中的含氧基團(tuán)釋放出氣體,在材料內(nèi)部形成微氣囊,最后降溫并用機(jī)械輥壓成膜,令氣囊的氣體排出形成微褶皺。
在外力作用下,石墨烯膜上的微褶皺會(huì)產(chǎn)生彈性變形,外力越大,形變也就越明顯。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明,相較于傳統(tǒng)石墨膜材料,石墨烯膜的斷裂伸長率提高了2至3倍。
研究人員介紹,石墨烯微褶皺的可延展性,使它可以耐受反復(fù)折疊、打結(jié)、扭曲、彎曲、折紙等多種復(fù)雜形變,也更適合工業(yè)規(guī);a(chǎn)。
具備高柔性的石墨烯膜還具有優(yōu)異的導(dǎo)熱導(dǎo)電性能。實(shí)際上,石墨烯膜的導(dǎo)熱率超過了目前市面上宏觀材料的導(dǎo)熱率,平均值達(dá)到1900瓦/米·度。
研究人員介紹,電子元器件核心部件都有各自的穩(wěn)定工作溫度區(qū)間,一般而言,溫度提高8℃至10℃,電子器件壽命會(huì)降低一半。在實(shí)驗(yàn)中,研究人員將這種石墨烯膜替代商用石墨膜,應(yīng)用于手機(jī)散熱膜上,發(fā)現(xiàn)手機(jī)CPU處的溫度可以控制在33℃以下,相較商用石墨膜降低了6℃。