一种基于石墨烯高功率电子器件散热的热界面新材料

学校

上海第二工业大学

项目名称

一种基于石墨烯高功率电子器件散热的热界面新材料

技术领域

(可多选)

□新能源

□生物医药

□新能源汽车

□民用航空制造业

□电子信息制造业

□海洋工程装备

□先进重大装备

□软件和信息服务业

■新材料

□其它：

专家简介

项目负责人 男，1979年出生，山东人，博士，副教授，晨光学者。2007年7月毕业于北京理工大学物理化学专业。

同年进入上海第二工业大学工作，曾荣获校青年科技奖，工程热物理年会-传热传质学术会议“青年优秀论文二等奖”等。

2010年在美国Iowa State University访问一年。

主持和参与了国家自然科学基金、国家863计划、上海高校特聘教授（东方学者）岗位计划、上海市曙光计划、晨光计划、上海市教委创新项目等科研任务，在Nanotechnology, Journal of Applied Physics等专业期刊发表论文20余篇，其中SCI收录30余篇，国际会议论文10余篇，申请发明专利3项。

研究方向：低维材料热物性、纳米流体、热界面材料、环境能源材料。

独立承担的项目：

1. 2007-2009 单分散金属纳米颗粒的制备及性能研究--上海高校选拔培养优秀青年教师科研专项基金。

2. 2008-2010 纳米流体的优化制备及强化传热性能研究--上海市教育发展基金会晨光计划项目。

3. 2009-2011 石墨烯基纳米流体的制备及强化传热性能研究--上海市教委科研创新项目。

4. 2012-2014 高导热石墨烯基热界面材料的设计及传热机理研究--国家自然科学基金（青年基金）。

主讲课程：《材料科学导论》。

技术说明

1、技术属性说明

随着电子设备的小型化和功率的增加，散热已成为限制电子设备性能，功耗，可靠性和进一步小型化的最关键的问题之一。本项目在石墨烯生产中采用了自主创新开发的催化氧化多次插层剥离技术，开发了辅以机械搅拌的超声波振荡处理系统。

石墨烯高功率电子器件散热的热界面材料是通过多层石墨烯与传统导热填料的协同添加，来显著提高复合材料的导热系数，调控材料导热性能，采用小分子量聚合物与多层石墨烯预混，来控制石墨烯在体系中的分散状态。采用大功率的超声粉碎机和分散机，来调控石墨烯的粒径大小和层数的筛选程序，得到稳定的均匀的预分散液，热界面材料包括石墨烯导热硅脂、石墨烯导热胶黏剂、石墨烯导热双面胶和石墨烯散热膜等。例如石墨烯导热膏具有更加优异的导热性能和产品稳定性能，导热系数大于4w/mk，在实际应用端的显卡超频工作平台（测试条件：25℃恒温恒湿箱中，3天），石墨烯导热膏的综合散热效果更加明显，电子元器件的降温效果突出和稳定。石墨烯导热胶黏剂的导热系数是1.5~4w/mk，粘接强度大于15MPa，耐候性性能优异，高低温冲击试验合格等。石墨烯导热双面胶的导热系数是0.4~0.6w/mk，导热性能提高了100~300%，粘接强度保有率在80~90%。石墨烯散热膜的厚度是15~100微米，导热系数大于1000W/mk，其热扩散性能优异，弯曲强度和抗拉强度优异，耐腐蚀性强。

2、技术创新点

本项目制备石墨烯所开发的催化氧化多次插层剥离技术工艺简单，可以实现自动化生产；在生产过程中大幅度降低了酸的用量，绿色环保，无二次污染；该技术生产的石墨烯的层数可控，可以通过插层剥离的循环次数控制单层石墨烯产品粒径是3-5