宁波材料学院热界面材料|石墨烯|材料|界面

作者:佚名    来源:http://www.auglq.cn    发布时间:2019-04-05 19:48    浏览量:

   随着半导体器件功率密度的增加,“散热”已经成为阻碍电子设备性能和寿命的主要问题。。据统计,每升高10 - 15℃,电子设备的相应使用寿命将减少50 %。因此,开发用于高功率密度热管理的高性能热界面材料尤为重要。

   最近,中国科学院宁波材料技术与工程研究所表面分部的功能碳材料团队及其合作者已经制备了基于石墨烯纸的高性能热界面材料。该材料的制备过程如图。1a :首先,在弱碱性环境下,通过水解四乙氧基硅烷在氧化石墨烯表面修饰纳米二氧化硅颗粒;然后将得到的氧化石墨烯/二氧化硅纳米粒子与石墨烯粉末混合,采用抽滤法制备复合石墨烯薄膜,使得纳米级硅源均匀分布在石墨烯层之间;最后,对复合石墨烯薄膜进行快速热处理,硅源原位转化为碳化硅纳米线,得到碳化硅-石墨烯复合结构的石墨烯杂化纸,其截面结构如图。1b。

   因为连接在石墨烯层之间的碳化硅纳米线形成纵向热传导路径,所以GHP (10。9W/mK )相对于石墨烯纸( GP,6。8W/mK )增加60 %。此外,如图1所示。1c,在75psi的压缩应力下,GHP在压缩状态下的纵向热导率进一步增加到17。6W/mK,高于传统石墨烯纸和大多数商用热界面材料,包括导热硅胶垫、导热硅脂、导热凝胶等。(图1d )。

   在实际热界面性能评价实验中,以GHP为热界面材料的系统的温降高达18℃。3℃,超过商用热界面材料的温降( 8。9℃),散热效率提高了27。3 %,实验结果如图2A - 2C所示。无花果。2d-e显示了利用计算流体力学模拟软件对散热过程的模拟。结果表明,GHP不仅具有较高的纵向热导率,而且其接触热阻也低于主流商用热垫。此外,与硅胶基商用热界面材料相比,GHP完全由无机碳化硅和石墨烯组成,具有更好的热稳定性和环境适应性。目前,相关工作已发表在美国癌症学会纳米( 2019,DOI: 10。1021 / AC snano。8 b 07337 ) 。

   研究工作得到国家重点研发计划( 2017YFB0406000 )、中国科学院设备( YZ201640 )、宁波重大项目( 2016S1002和2016B10038 )和宁波国际合作( 2017D10016 )的支持。

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无花果。1 GHP的制备工艺及相关结构和性能表征

图2 GHP热界面性能测试与仿真

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