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石墨散(san)热膜是芯片散热的标配产品(pin)，被广泛应用于电(dian)(dian)子(zi)产品(pin)上，更高(gao)集成度(du)带来更高(gao)密度(du)热(re)量散(san)热(re)，电(dian)(dian)子(zi)产品(pin)的散(san)热(re)问题值得受到重点(dian)关注。石(shi)墨散(san)热(re)膜(mo)增加(jia)散热效(xiao)果(guo)的(de)主要途径有(you)：①热量通过平面内快(kuai)速传送到机壳(qiao)与(yu)框架；②表(biao)面增强红外线(xian)福射效(xiao)果(guo)；③扩大平(ping)面(mian)散热(re)面(mian)积，迅(xun)速(su)消散热(re)点。石(shi)墨散热(re)膜可有(you)效提高移动设备的热(re)量转移(yi)效率，有效消除热(re)点聚集，加(jia)速散发热量，减低(di)表面温度，可大(da)大(da)降低(di)设备性能不稳定及发烫等不良体(ti)验。

目(mu)前，制备高(gao)导热石墨膜的技(ji)术(shu)路线(xian)主要有：膨(peng)胀石墨(mo)压(ya)延法、PI类薄膜碳化-石墨化法、石油焦/煤沥青碳化、气相沉积法等。不同的工艺路线制备出(chu)来的散热石墨膜(mo)有啥特点呢？下文一起来看(kan)(kan)看(kan)(kan)~~

石墨散热膜是电(dian)子设(she)备散热系统中(zhong)常(chang)见(jian)的材料种类

1、膨胀石墨(mo)压延法导热膜

膨胀石(shi)墨(mo)（柔性石(shi)墨(mo)）压延法(fa)以(yi)天然鳞(lin)片石墨为原料(liao)，通过(guo)酸化处理进行(xing)插层化学反应，再经水洗(xi)、干燥和高(gao)(gao)温(wen)膨胀(zhang)获得高(gao)(gao)倍(bei)膨化的石墨蠕虫，最后经压延(yan)、压制工艺(yi)制得高(gao)(gao)导热柔性石墨。目前(qian)，采用(yong)压延(yan)机(ji)可(ke)以(yi)批量制备高(gao)(gao)导热柔性石墨薄板，其室温(wen)面向热导率根据板材厚度不同在200~700W·m^-1·K^-1范围(wei)可调。由于这种材料无(wu)需(xu)高(gao)温石(shi)墨化处理、制备工艺相对(dui)简(jian)单、制备成本较低(di)，因此不仅可以作(zuo)为(wei)高(gao)温密封材料，还可以作(zuo)为(wei)电子器件/热沉间的界面散热垫片。此外，较薄的石墨片具有一定的柔韧性，可以弯曲收卷存放，使其低成本工业化生产得到加速。

0.13mm（130μm）天然石墨片，导热系数：400W/mk，密度：1.5g/cm3

经过(guo)化(hua)学氧化(hua)后的膨胀石(shi)墨(mo)(mo)(mo)的石(shi)墨(mo)(mo)(mo)结晶程度和微晶取向(xiang)下降(jiang)，导致制成的柔性石(shi)墨(mo)(mo)(mo)材料导热性能(neng)下降(jiang)；同时，材料微晶(jing)片层(ceng)之(zhi)间仅在(zai)外力(li)作用(yong)下相互(hu)挤(ji)压(ya)堆叠，其机械强度主要来自片层(ceng)与片层(ceng)之(zhi)间的内摩擦力(li)和剪切(qie)力(li)，因此拉伸(shen)强度较低(di)。天然(ran)石墨散(san)热膜(mo)不能(neng)做很薄，厚度一般(ban)从0.1mm至1.5mm随着厚度增加，导热能力有所下降。（有产家介绍自己的天然石墨膜产品可以做到厚度为0.025mm，即25μm），这种方法的原料来源与天然石墨鳞片，因此也有称之为天然散热石墨片的。当然膨胀石墨又称柔性石墨，因此柔性石墨片也是它。

卷(juan)状柔性(xing)石墨(mo)片(pian)及其生产(chan)线（NihonCarbon公司）

TIPS：可膨(peng)胀石墨(mo)&膨(peng)胀石墨(mo)：

可膨胀石(shi)墨(mo)(mo)是(shi)(shi)天(tian)然鳞(lin)片(pian)石(shi)墨(mo)(mo)经过(guo)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)、插(cha)层(ceng)(ceng)处理(li)，使石(shi)墨(mo)(mo)片(pian)层(ceng)(ceng)中插(cha)入异种物质而形(xing)成的一种石(shi)墨(mo)(mo)层(ceng)(ceng)间化(hua)(hua)合物，目前，在工(gong)业上制备可膨胀石(shi)墨(mo)(mo)，化(hua)(hua)学(xue)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)法应用(yong)(yong)的最多，其次为电(dian)化(hua)(hua)学(xue)法。采用(yong)(yong)化(hua)(hua)学(xue)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)法制备可膨胀石(shi)墨(mo)(mo)的主要工(gong)艺是(shi)(shi)向天(tian)然鳞(lin)片(pian)石(shi)墨(mo)(mo)中添加氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)剂和插(cha)层(ceng)(ceng)剂溶(rong)液(ye)。在强氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)剂条件下，石(shi)墨(mo)(mo)边缘(yuan)被氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)失(shi)去(qu)电(dian)子而带正电(dian)荷，性正电(dian)荷相(xiang)互排斥导致石(shi)墨(mo)(mo)层(ceng)(ceng)边缘(yuan)间距变大，因而插(cha)层(ceng)(ceng)剂能(neng)有(you)效地进入石(shi)墨(mo)(mo)层(ceng)(ceng)间进行插(cha)层(ceng)(ceng)反应，形(xing)成层(ceng)(ceng)间化(hua)(hua)合物。膨(peng)(peng)胀(zhang)石墨是(shi)由(you)可膨(peng)(peng)胀(zhang)石墨在高温条件下受热体积快速膨(peng)(peng)胀(zhang)而形(xing)成的一(yi)种疏松多孔的蠕虫状物质。

膨胀(zhang)石墨电子显微(wei)镜照片(pian)

2、聚酰(xian)亚胺（PI）类薄膜热处理法导热(re)膜

很(hen)早(zao)以前，科学家发现通过(guo)将聚酰亚胺(PI)在惰性气氛下加压碳化、并经2800-3200℃的石墨化处理可制做石墨，所制产品具有与高定向热解石墨类似的沿膜表面高度择优取向的石墨层，且结晶度高，这种方法比热解法制备石墨具有更简单的制备工艺，极大的促进了石墨作为散热材料的发展。PI类薄膜碳化-石墨化法在制备具有高热导率的高结晶性和高取向性石墨膜方面更有优势，PI类薄膜热处理法制备的导热膜材料拉伸强度高，结构比较完整，晶型结构缺陷低，碳原子有序程度高，导热率系数在1400-2000W·m^-1·K^-1，此外，在厚度方面(mian)，这种(zhong)工艺路线可以(yi)制取散热膜可以(yi)薄(bo)至(zhi)0.01mm（10μm）的，在手机轻薄化散热设计上有着不错的表现。

工艺路(lu)线参考：

将PI膜送入碳化炉中，以1100℃-1300℃的加热温度，对该PI膜进行加热碳化，令PI膜碳化后形成PI碳化片，接着将PI碳化片冷却至室温后（约需6小时），再将PI碳化片送入石墨炉中，以2800℃-3000℃的加热温度，对该PI碳化片进行是漫画，该PI碳化片石墨化后形成PI石墨散热片，之前再将该PI石墨散热片冷却，冷却至室温后（约需6小时），以一压延装置压延其厚度，使得其石墨散热片经压延后，形成厚度15-30μm的石墨散热片成品。

TIPS：碳化与石墨(mo)化啥区别？

碳(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)与石墨(mo)化(hua)(hua)(hua)(hua)之(zhi)间的主要区别在于(yu)，碳(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)涉及将有(you)机物转化(hua)(hua)(hua)(hua)为碳(tan)，而(er)石墨(mo)化(hua)(hua)(hua)(hua)则涉及将碳(tan)转化(hua)(hua)(hua)(hua)为石墨(mo)。因(yin)此(ci)，碳(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)是(shi)化(hua)(hua)(hua)(hua)学变化(hua)(hua)(hua)(hua)，而(er)石墨(mo)化(hua)(hua)(hua)(hua)是(shi)微(wei)观结构变化(hua)(hua)(hua)(hua)。石墨(mo)化(hua)(hua)(hua)(hua)是(shi)利用热(re)(re)活化(hua)(hua)(hua)(hua)将热(re)(re)力(li)学不(bu)稳定的碳(tan)原子实(shi)现由乱(luan)层结构向石墨(mo)晶体结构的有(you)序转化(hua)(hua)(hua)(hua)，因(yin)此(ci)，在石墨(mo)化(hua)(hua)(hua)(hua)过程中，要使用高(gao)温热(re)(re)处理（HTT）对原子重排及结构转变提供能量。为了使难石墨化炭材料的石墨化度得到提高，也可以使用添加催化剂方法，称为催化石墨化。

3、石油焦/煤沥青等碳(tan)化

石(shi)(shi)油(you)焦(jiao)是石(shi)(shi)油(you)化工的副产(chan)品(pin)，沥(li)青(qing)焦(jiao)是煤(mei)化工的副产(chan)品(pin)。所以这两种原料(liao)价格低廉，生产(chan)简便，是人造(zao)石(shi)(shi)墨的主(zhu)要原材料(liao)。石(shi)(shi)油(you)焦(jiao)与沥(li)青(qing)焦(jiao)都具有(you)一定的有(you)序结构(gou)，易于石(shi)(shi)墨化，因此也具有(you)比较(jiao)强的各(ge)向(xiang)异(yi)性。

这类原料来源丰富(fu)，制备工艺相(xiang)对简单，生产周期较短(duan)，但能耗大(da)，污染严(yan)重，导热率不高(gao)，导热率一般在400-600W·m^-1·K^-1，常(chang)用与低端导(dao)热领域。

4、高(gao)定向“热解石墨”

热解(jie)石墨是(shi)高纯碳(tan)氢(qing)气体在一(yi)定的炉压下，在1800℃~2000℃的石墨基体上经化学气相沉积出的较高结晶取向的热解碳，高定向热解石墨 HOPG（Highly Oriented Pyrolytic Graphite）是一种新型高纯度碳，是热解石墨经高温高压处理后制得的一种新型石墨材料，其性能接近单晶石墨。

由于该材(cai)料需(xu)要(yao)在 3400~3600 ℃的高(gao)温下(xia)加压( 10 MPa) 制备，生产周期较长、生产成本(ben)较高(gao)，因(yin)而其应用(yong)受到了极(ji)大限制。淘(tao)宝买不(bu)到~哪里有的卖，俺也不知道。

拓展阅读(du)：

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