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高性能熱界面材料(TIM)是大功率電子設(shè)備加速散熱的必需材料。然而，實(shí)現(xiàn)高熱導(dǎo)率和填料增強(qiáng)型TIM的出色柔順性之間固有的權(quán)衡沖突導(dǎo)致現(xiàn)有TIM解決方案的界面?zhèn)鳠嵝什涣钊藵M意。

在這里，浙江大學(xué)高超教授，Yingjun Liu，Zhen Xu報道了通過機(jī)電雙場協(xié)同對準(zhǔn)工程具有金屬級熱導(dǎo)率的基于石墨烯纖維(GF)的彈性TIM。

文章要點(diǎn)

1）與最先進(jìn)的碳纖維(CF)相比，GF具有約1200 W m^-1 K^-1的超高熱導(dǎo)率和出色的靈活性。在雙場協(xié)同對準(zhǔn)調(diào)控下，GF垂直排列，具有出色的取向(0.88)和高陣列密度(33.5 mg cm^-2)，形成連續(xù)的導(dǎo)熱路徑。即使填料含量低至約17 wt%，GF基TIM也表現(xiàn)出高達(dá)82.4 W m^-1 K^-1的極高全平面熱導(dǎo)率，超過大多數(shù)CF基TIM，甚至可與常用的軟銦箔相媲美。

2）受益于GF的低剛度，GF基TIM顯示出低至0.57 MPa的較低壓縮模量，壓縮循環(huán)后95%的優(yōu)異回彈性，并且接觸熱阻降低至7.4 K mm² W^-1。研究結(jié)果為導(dǎo)熱和柔性GF的定向組裝提供了一個極好的范例，以實(shí)現(xiàn)可擴(kuò)展的高性能TIM，克服了TIM設(shè)計中長期存在的機(jī)械熱不匹配瓶頸。

參考文獻(xiàn)

Jiahao Lu, et al, Scalable Compliant Graphene Fiber-Based Thermal Interface Material with Metal-Level Thermal Conductivity via Dual-Field Synergistic Alignment Engineering, ACS Nano, 2024

DOI: 10.1021/acsnano.4c04349

https://doi.org/10.1021/acsnano.4c04349