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石墨散热膜是(shi)芯片散热的标配产(chan)品(pin)，被(bei)广(guang)泛(fan)应用于电子(zi)(zi)产(chan)品(pin)上(shang)，更高(gao)集成(cheng)度带来(lai)更高(gao)密度热量散热，电子(zi)(zi)产(chan)品(pin)的散热问题值(zhi)得(de)受到重点关注。石墨散热膜(mo)增加散热(re)效(xiao)果的主要途径(jing)有：①热(re)量通过平面内快(kuai)速传(chuan)送到机壳与(yu)框(kuang)架；②表面(mian)增强红外线(xian)福射效果；③扩大平面(mian)(mian)散热面(mian)(mian)积(ji)，迅速消散热点。石墨(mo)散热膜可有效提高移(yi)动设备的(de)热量转移效(xiao)率，有效(xiao)消(xiao)除热点聚集，加速散发热量，减低表面温度，可大大降低设(she)备(bei)性(xing)能不稳定及(ji)发(fa)烫等(deng)不良体验。

目前，制(zhi)备(bei)高导热(re)石墨膜的(de)技术路线主要有：膨胀石(shi)墨压延法、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(tong)的(de)工艺路(lu)线(xian)制备出来(lai)的(de)散(san)热石墨膜有啥(sha)特点呢？下(xia)文一起来(lai)看(kan)(kan)看(kan)(kan)~~

石墨散(san)热膜(mo)是电子设(she)备(bei)散(san)热系(xi)统中常见的材料种(zhong)类

1、膨胀石墨压延法(fa)导热膜

膨胀石(shi)墨（柔性石(shi)墨）压延法以天(tian)然鳞片石(shi)墨为原料，通(tong)过酸(suan)化处理进行插层(ceng)化学反应(ying)，再经水(shui)洗、干燥和(he)高(gao)(gao)温膨(peng)胀获得(de)高(gao)(gao)倍膨(peng)化的石墨(mo)蠕虫，最后(hou)经压(ya)(ya)(ya)延(yan)、压(ya)(ya)(ya)制工艺制得(de)高(gao)(gao)导(dao)热(re)柔性石墨(mo)。目前(qian)，采用(yong)压(ya)(ya)(ya)延(yan)机可以批(pi)量制备高(gao)(gao)导(dao)热(re)柔性石墨(mo)薄板(ban)，其室温面向热(re)导(dao)率根据板(ban)材厚度不同在(zai)200~700W·m^-1·K^-1范围可调(diao)。由于这种材(cai)(cai)料无需(xu)高温石(shi)墨化处(chu)理(li)、制备工(gong)艺相对简单(dan)、制备成(cheng)本较(jiao)低，因(yin)此(ci)不仅可以(yi)作为高温密封材(cai)(cai)料，还可以(yi)作为电子器件/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(xi)数：400W/mk，密度：1.5g/cm3

经过化学(xue)氧化后的膨(peng)胀(zhang)石墨(mo)的石墨(mo)结(jie)晶程度和微晶取(qu)向下降，导(dao)致(zhi)制成的柔性石墨(mo)材(cai)料(liao)导(dao)热(re)性能(neng)下降；同(tong)时，材料微晶片(pian)层(ceng)之间(jian)(jian)仅(jin)在外力(li)作用下相互挤压(ya)堆叠，其机(ji)械强度主要来自片(pian)层(ceng)与片(pian)层(ceng)之间(jian)(jian)的(de)内摩擦力(li)和剪切力(li)，因此拉伸(shen)强度较低。天然石墨(mo)散热膜不能做很薄，厚度一般从0.1mm至(zhi)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。

卷状柔性石墨(mo)片及其(qi)生产(chan)线（NihonCarbon公司）

TIPS：可膨胀(zhang)(zhang)石墨(mo)&膨胀(zhang)(zhang)石墨(mo)：

可(ke)膨(peng)胀(zhang)石(shi)(shi)(shi)墨(mo)是天然鳞片(pian)石(shi)(shi)(shi)墨(mo)经过氧(yang)(yang)化(hua)(hua)、插(cha)(cha)层(ceng)处理，使(shi)石(shi)(shi)(shi)墨(mo)片(pian)层(ceng)中插(cha)(cha)入异种物质而形成(cheng)的一种石(shi)(shi)(shi)墨(mo)层(ceng)间化(hua)(hua)合物，目(mu)前(qian)，在(zai)工(gong)业(ye)上制备(bei)(bei)可(ke)膨(peng)胀(zhang)石(shi)(shi)(shi)墨(mo)，化(hua)(hua)学(xue)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)法(fa)应(ying)用的最多，其次(ci)为电化(hua)(hua)学(xue)法(fa)。采用化(hua)(hua)学(xue)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)法(fa)制备(bei)(bei)可(ke)膨(peng)胀(zhang)石(shi)(shi)(shi)墨(mo)的主(zhu)要工(gong)艺(yi)是向天然鳞片(pian)石(shi)(shi)(shi)墨(mo)中添加氧(yang)(yang)化(hua)(hua)剂(ji)和插(cha)(cha)层(ceng)剂(ji)溶液。在(zai)强(qiang)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)剂(ji)条件下，石(shi)(shi)(shi)墨(mo)边缘被氧(yang)(yang)化(hua)(hua)失(shi)去电子而带正电荷，性正电荷相(xiang)互(hu)排斥导(dao)致石(shi)(shi)(shi)墨(mo)层(ceng)边缘间距变大，因而插(cha)(cha)层(ceng)剂(ji)能有效地进入石(shi)(shi)(shi)墨(mo)层(ceng)间进行(xing)插(cha)(cha)层(ceng)反应(ying)，形成(cheng)层(ceng)间化(hua)(hua)合物。膨胀石墨是(shi)由可(ke)膨胀石墨在(zai)高(gao)温条件下(xia)受热(re)体(ti)积快速膨胀而形成的一种疏松多孔的蠕虫状物质。

膨胀石墨电子显微镜照片

2、聚(ju)酰亚(ya)胺（PI）类薄膜热处理法导热膜

很(hen)早以前，科(ke)学(xue)家发现(xian)通过将聚酰亚胺(an)(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，这种工艺路线可以(yi)制取(qu)散热膜可以(yi)薄(bo)至0.01mm（10μm）的，在手机轻薄化散热设计上有着不错的表现。

工艺(yi)路线参(can)考(kao)：

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(hua)与石墨化(hua)啥区别(bie)？

碳(tan)(tan)化(hua)(hua)与石(shi)(shi)墨(mo)(mo)化(hua)(hua)之间的(de)(de)(de)主要区(qu)别(bie)在(zai)于，碳(tan)(tan)化(hua)(hua)涉及将有(you)机(ji)物转化(hua)(hua)为碳(tan)(tan)，而石(shi)(shi)墨(mo)(mo)化(hua)(hua)则涉及将碳(tan)(tan)转化(hua)(hua)为石(shi)(shi)墨(mo)(mo)。因此(ci)，碳(tan)(tan)化(hua)(hua)是化(hua)(hua)学(xue)(xue)变化(hua)(hua)，而石(shi)(shi)墨(mo)(mo)化(hua)(hua)是微观结构变化(hua)(hua)。石(shi)(shi)墨(mo)(mo)化(hua)(hua)是利用热活化(hua)(hua)将热力学(xue)(xue)不稳定的(de)(de)(de)碳(tan)(tan)原(yuan)子实现由乱层(ceng)结构向石(shi)(shi)墨(mo)(mo)晶体结构的(de)(de)(de)有(you)序转化(hua)(hua)，因此(ci)，在(zai)石(shi)(shi)墨(mo)(mo)化(hua)(hua)过程中(zhong)，要使(shi)用高温热处理（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(qing)等碳化

石(shi)油焦(jiao)(jiao)是(shi)石(shi)油化工的(de)(de)(de)副产品，沥青焦(jiao)(jiao)是(shi)煤化工的(de)(de)(de)副产品。所(suo)以这两种原(yuan)(yuan)料价格(ge)低廉，生产简便(bian)，是(shi)人造石(shi)墨(mo)的(de)(de)(de)主要原(yuan)(yuan)材料。石(shi)油焦(jiao)(jiao)与沥青焦(jiao)(jiao)都具有一定的(de)(de)(de)有序结构，易于(yu)石(shi)墨(mo)化，因此也具有比(bi)较(jiao)强(qiang)的(de)(de)(de)各(ge)向异性。

这(zhei)类原料来源丰富，制备工(gong)艺相对简单，生(sheng)产周(zhou)期较短，但(dan)能耗大(da)，污染严(yan)重，导(dao)热(re)率不(bu)高(gao)，导(dao)热(re)率一般在400-600W·m^-1·K^-1，常(chang)用与低端导热领域。

4、高定(ding)向“热解石墨”

热解石墨是(shi)高纯碳氢气体(ti)在一定(ding)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(you)于该材(cai)料需要在(zai) 3400~3600 ℃的高(gao)(gao)温下加压( 10 MPa) 制备(bei)，生产周期(qi)较长、生产成本较高(gao)(gao)，因而其应用受(shou)到(dao)了极(ji)大限制。淘(tao)宝(bao)买不到~哪里有的卖，俺也不知道。

拓展阅读：

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