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邹小(xiao)姐：13326633089 -
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柔性(xing)电(dian)(dian)子(zi)技术是(shi)当今最(zui)令人激动和(he)最(zui)有(you)前景(jing)的信息技术之一，受到(dao)学术界和(he)工业界的广泛关注。柔性(xing)电(dian)(dian)子(zi)具有(you)优异的灵活(huo)性(xing)、柔软(ruan)性(xing)以(yi)及(ji)延(yan)展性(xing)，可(ke)保证电(dian)(dian)子(zi)产品在弯曲(qu)、折叠、卷曲(qu)、压缩(suo)、拉伸等状态下正常(chang)运行。基于(yu)上述性(xing)质，其应用体(ti)(ti)现在人类(lei)生活(huo)的很多(duo)方面，如电(dian)(dian)子(zi)皮(pi)肤、可(ke)穿(chuan)戴设备、照明、显示以(yi)及(ji)光伏建(jian)筑一体(ti)(ti)化(hua)等。但随(sui)着(zhe)功率(lv)电(dian)(dian)子(zi)器件(jian)处理功率(lv)越(yue)来越(yue)大，其高效(xiao)散热成(cheng)为日(ri)益突(tu)出(chu)(chu)的问题，基于(yu)此，近(jin)几年出(chu)(chu)现了一种柔性(xing)自(zi)支(zhi)撑石墨(mo)烯导热纸(zhi)材料(liao)，具有由微小的(de)(de)石(shi)墨(mo)烯片构成的(de)(de)层状(zhuang)结构，具有较高(gao)的(de)(de)面内(nei)热导率和良好的(de)(de)机械性(xing)能，是针对柔性(xing)电子(zi)器件(jian)的(de)(de)有效解决方案。
石墨烯导热纸
一、石墨(mo)烯导热(re)纸(zhi)的特性(xing)
烯热导率高(gao)达(da) 5300 W/(m·K)，是非常好的(de)导热(re)材料(liao)，单层石(shi)墨(mo)烯尺寸仅为几(ji)个(ge)微米，厚度为一个(ge)或几(ji)个(ge)原(yuan)子层，作(zuo)为实际导热(re)材料(liao)应用(yong)需要将这种微小的(de)石(shi)墨(mo)烯片复合成石(shi)墨(mo)烯导热(re)纸。石墨烯(xi)导热纸由微小(xiao)石墨烯(xi)片层叠搭接(jie)而形成微观层状结构，是具有良好导电(dian)性(xing)和机械性(xing)能的柔性(xing)自支撑材(cai)料。
由于石墨烯导热(re)纸具有(you)这(zhei)种特殊的层(ceng)(ceng)状(zhuang)结构，层(ceng)(ceng)与层(ceng)(ceng)之间仅通(tong)过范德华力相互耦合，纵(zong)向上通(tong)过低频(pin)声子导热(re)，导致了石墨烯导热(re)纸的热传(chuan)导各向异性，面内(nei)热(re)导(dao)(dao)率(lv)比垂直热(re)导(dao)(dao)率(lv)高3-4个数(shu)量级(ji)。石(shi)墨(mo)烯片尺(chi)寸(cun)、层数(shu)、缺陷，混合其它(ta)物质以及导(dao)(dao)热(re)纸结构、厚(hou)度等均会对石(shi)墨(mo)烯导(dao)(dao)热(re)纸的(de)热(re)导(dao)(dao)率(lv)产(chan)生重(zhong)要影响。
石(shi)墨烯导热纸(zhi)横(heng)截面微观结(jie)构示意图
二、石墨烯导热纸的制备
目(mu)前(qian)石墨(mo)烯导热纸采用的(de)原材料多(duo)为液(ye)相氧化法制备的氧化石墨烯粉(fen)，这些粉体(ti)在微观(guan)上是尺寸为(wei)几百纳米到几十微米的微小薄(bo)片(pian)，石墨烯(xi)表面和边缘(yuan)被羟基(ji)(ji)、羧基(ji)(ji)、羰基(ji)(ji)、环氧基(ji)(ji)等(deng)基(ji)(ji)团修饰(shi)。将氧化石墨烯(xi)制成石墨烯(xi)导热(re)纸还(hai)需要(yao)进行(xing)还(hai)原(yuan)处(chu)理，分(fen)别有前还(hai)原(yuan)法(fa)和后还(hai)原(yuan)法(fa)。
1.前(qian)还原(yuan)法(fa)
前还原法是(shi)在氧(yang)化石墨烯(xi)的混合溶液中(zhong)加入液态还原剂将氧化石(shi)墨烯(xi)还原成石(shi)墨烯(xi)，常见(jian)的(de)还原剂(ji)有(you)肼、氢碘酸、维(wei)他命C等。由于石(shi)墨烯(xi)不亲水，为获(huo)得稳定的(de)石(shi)墨烯(xi)分散(san)液，还原过程通常在特殊(shu)有(you)机(ji)溶剂(ji)或在掺有(you)分散(san)剂(ji)的(de)水中进(jin)行，最后制备成石(shi)墨烯(xi)导热纸。
氧化(hua)石(shi)墨烯具(ju)有(you)的含氧基(ji)团使其具(ju)有(you)良好(hao)的亲水(shui)性，通过超声或磁力(li)搅拌(ban)的方法(fa)即可获得氧化(hua)石(shi)墨烯的水(shui)分散液。
将氧化石(shi)墨烯(xi)分散(san)液还原成石(shi)墨烯(xi)
2.后还原法(fa)
后还原法是先将氧化石(shi)墨(mo)烯分(fen)散液制备成氧化石(shi)墨(mo)烯纸(zhi)，再利(li)用高温(wen)退火等方(fang)(fang)法将氧(yang)化石墨(mo)烯(xi)(xi)纸还原。由于氧(yang)化石墨(mo)烯(xi)(xi)易于分散，在水中就可以获得稳定的(de)氧(yang)化石墨(mo)烯(xi)(xi)分散液，在材(cai)料制(zhi)备(bei)和杂质控制(zhi)方(fang)(fang)面(mian)更具有优势(shi)，因此后(hou)还原法是目前石墨(mo)烯(xi)(xi)导热纸制(zhi)备(bei)中的(de)主要还(hai)原方法(fa)。
将(jiang)石墨烯(xi)（或氧化石墨烯(xi)）分散液制成纸的方(fang)法(fa)(fa)(fa)(fa)主要有(you)真空(kong)抽滤、蒸发等自(zi)组织生长法(fa)(fa)(fa)(fa)，以及(ji)喷(pen)涂(tu)、刮涂(tu)等涂(tu)覆方(fang)法(fa)(fa)(fa)(fa)。其中，真空(kong)抽滤法(fa)(fa)(fa)(fa)具(ju)有(you)定(ding)向流(liu)驱动力，能够形成比较致(zhi)密(mi)、均匀的(de)微观层状结构(gou)；蒸发(fa)法(fa)是(shi)将石(shi)墨(mo)(mo)烯（或(huo)氧化(hua)石(shi)墨(mo)(mo)烯）分散液倒入特定(ding)的(de)(de)基底上，在(zai)较温(wen)和的(de)(de)温(wen)度(du)下蒸发(fa)干燥一定(ding)的(de)(de)时间，最后得到自支(zhi)撑的(de)(de)石(shi)墨(mo)(mo)烯（或(huo)氧化(hua)石(shi)墨(mo)(mo)烯）纸，蒸发(fa)法(fa)能够制备比真空抽滤法更(geng)大面积的材(cai)料；
涂敷方法则能够进一步增加(jia)石(shi)墨烯（或氧化(hua)石(shi)墨烯）纸(zhi)的面(mian)积。
蒸发(fa)法制备石墨烯纸
三、影响石墨烯纸热导率的因素
根据对石墨(mo)烯热导率(lv)的理论(lun)和实验研究(jiu)，研究(jiu)人员分别(bie)从石墨烯片(pian)尺寸、退火温(wen)度、导热纸(zhi)厚(hou)度、混合其他物(wu)质几(ji)个方面(mian)提升石(shi)墨烯纸的热导率。
几(ji)种(zhong)因素对石墨烯纸热导率的影(ying)响如下：
四、石墨烯纸(zhi)在热管理领(ling)域(yu)的应用
虽然石墨(mo)烯纸(zhi)(zhi)的(de)研究历史并(bing)不长(zhang)，但目前已发明了多种(zhong)石墨(mo)烯纸(zhi)(zhi)的(de)大面(mian)积快速(su)制备方法(fa)，石墨(mo)烯纸(zhi)(zhi)也(ye)表现(xian)出高面(mian)内热导率、良(liang)好(hao)的(de)柔性(xing)和机械性(xing)能(neng)、低电阻率等(deng)一系列优(you)良(liang)特性(xing)，赋予石墨(mo)烯纸(zhi)(zhi)良(liang)好(hao)的(de)应用前景。
石(shi)墨烯纸(zhi)在以下(xia)领域具有应用优势：
（1）作(zuo)为热界面材料：将石墨烯(xi)纸(zhi)用于芯片(pian)、高功率LED、电池的界面散热材料，能(neng)明(ming)显降低这些器件的工作温(wen)度；
（2）作(zuo)为(wei)电磁屏蔽材料：将石墨烯纸用(yong)于电(dian)子封装能(neng)够降低(di)整个电(dian)路系统的(de)温度，同(tong)时具有电(dian)磁屏蔽(bi)功能(neng)，保证电(dian)路系统不受电(dian)磁干扰；
（3）应用形状灵(ling)活：石墨烯纸(zhi)所(suo)具有的柔性、大面积、机械强度(du)高等特点使其特别适(shi)用于大面积铺(pu)贴(tie)和剪裁，例(li)如(ru)，将石墨烯纸(zhi)覆于空间(jian)站(zhan)伴随模块卫星内表面增(zeng)加甲板(ban)导(dao)热正在被我国科研人员论证；
（4）应用(yong)于个人身体热管理(li)：石(shi)墨烯(xi)纸(zhi)(zhi)对人(ren)体的散热能力显著高于传统棉花织物，而且石(shi)墨烯(xi)纸(zhi)(zhi)具有快速电-热响应，2.5V电压即可满(man)足人(ren)体对正(zheng)常热量的需求；
石(shi)墨(mo)烯(xi)智能服(fu)饰(shi)
目(mu)前已(yi)证明石墨烯(xi)(xi)纸(zhi)对器件/电路、封装及(ji)发热(re)(re)体(ti)散热(re)(re)上(shang)的显著优势，市场上(shang)也出现了(le)手机(ji)、电脑等个人电子(zi)产品用的石墨烯(xi)(xi)纸(zhi)散热(re)(re)片。可以展望(wang)，随着热(re)(re)管(guan)理要求的不断(duan)提高(gao)，石墨烯(xi)(xi)纸(zhi)在(zai)电子(zi)、航空、航天、舰(jian)船、车辆、日常用品上(shang)将获(huo)得广(guang)阔的应用。
参考来源：
1. 石墨(mo)烯(xi)导热(re)纸(zhi)研究进展，王兰喜、何延春、王虎、吴春华、李林（材料导报）；
2. 导热(re)纸（膜）的研(yan)究进展，贾程瑛、刘文、朱阳(yang)阳(yang)、朱晶航(hang)、史(shi)贺、季剑锋(feng)、李(li)鸿凯（中国造(zao)纸）；
3. 氧化石墨烯的(de)制备方法、结构(gou)、性(xing)质及应用研究(jiu)进(jin)展，张笑娟(juan)、魏琦(qi)峰、任秀莲(lian)（应用化工(gong)）。
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