科學(xué)家研發(fā)出高導熱超柔性石墨烯組裝膜

　　近日，浙江大學(xué)高分子系高超團隊研發(fā)出一種高導熱超柔性石墨烯組裝膜，導熱率最高達到2053W/mK(瓦特/米開(kāi))，接近理想單層石墨烯導熱率的40%，創(chuàng )造宏觀(guān)材料導熱率的新紀錄;同時(shí)該材料由微褶皺化大片石墨烯組裝而成，具有超柔性，可被反復折疊6000次，承受彎曲十萬(wàn)次。

　　這一最新成果解決了宏觀(guān)材料高導熱和高柔性不能兼顧的世界性難題，有望在高效熱管理、新一代柔性電子器件及航空航天等領(lǐng)域獲得重要應用。文章發(fā)表在《先進(jìn)材料》上。

　　電子電器工作時(shí)會(huì )發(fā)熱，需要高效熱管理來(lái)保證其正常運行。新一代器件還要求可彎折性。但現有宏觀(guān)材料的高導熱和高柔性往往難以兼得。而石墨烯的出現為解決這一矛盾提供了理論上的可能。

　　據悉，高超團隊創(chuàng )造性地提出了“大片微褶皺”思路：大片石墨烯缺陷少，可實(shí)現高導熱率;微褶皺使材料在拉伸彎折時(shí)有足夠的應變空間，可確保高柔性。

　　高超告訴《中國科學(xué)報》記者，這一新思路實(shí)現起來(lái)倒很簡(jiǎn)便。三步即可完成：大片氧化石墨烯水分散液通過(guò)刮涂成膜;高溫熱處理，膜中的含氧官能團在高溫下分解，釋放出氣體，同時(shí)隨著(zhù)溫度的升高，石墨烯缺陷結構逐步修復，氣體被阻隔在石墨烯膜內部，因膨脹形成微氣囊;機械輥壓成膜，在外加壓力下微氣囊的氣體被排出，形成微褶皺。

　　研究者還使用了無(wú)碎片的超大片氧化石墨烯作為原料,以降低邊緣聲子逸散。同時(shí)，采用高溫熱處理，去除石墨烯表面的官能團并修復石墨烯內部孔洞，得到少缺陷的石墨烯結構。這些結構變化通過(guò)拉曼、XRD及透射電鏡檢測進(jìn)行了確證。所得石墨烯膜的熱導率平均值為1900 W/mK，最高值達到2053 W/mK。