高效冷卻電子器件!石墨烯薄膜冷卻技術接近中試階段

隨著設備和組件變得越來越小，在未來超高效電子系統的開發中，電子和光電子的散熱是一個嚴重問題。

眾所周知，石墨烯是一種神奇的材料，它在二維平面的導熱和導電性能俱佳。然而在實際應用中，石墨烯往往會被絕緣子支撐或者集成在電子電路基板和散熱裝置中。因此，總的散熱效率就取決於石墨烯的導熱性和石墨烯與基板接觸面的熱邊界阻抗。而且石墨烯的導熱性往往還會受到其餘基板接觸面的影響，性能衰減嚴重，導致總的散熱效率較低。因此使用石墨烯冷卻電子電路並不常用。因此如何充分發揮出石墨烯的高效導熱性能成為熱門研究課題。

近日，瑞典查爾姆斯理工大學的研究人員開發出一種通過功能化石墨烯納米薄片的技術實現了高效冷卻電子器件，或可為解決這一問題鋪平道路。相關研究成果發表在最新一期的《自然·通訊》雜誌上。

在實驗中，科學家研究了被固定在石墨烯納米微片層界面和邊界上形成共價鍵的大量分子，他們還通過使用光熱反射測量技術，演示功能化改進的熱耦合現象，以證明界面熱阻。結果發現，採用基於不同功能化氨基和基於疊氮硅烷分子優化膜的熱傳導，熱轉換率可比未經處理的系統提高76%以上，這主要是通過引入功能化分子而使接觸的電阻急劇減少所致。

分子動力學模擬和計算顯示，經過官能化的層，束縛了低頻聲子在橫截面的散射，但反過來通過恢復長彎曲聲子壽命，從而增強了結合薄膜的豎截面熱傳導。結果表明，這種電子設備提供了潛在的熱管理解決方案。

該大學從事電子產品生產研究的約翰·劉教授指出：「採用基於石墨烯納米薄片的膜，可使電子和其他電力設備實現高效熱傳輸，這或許是一個有效的解決方法，相關研究成果正越來越接近中試生產階段。未來可將這種石墨烯薄膜集成到微電子設備和系統中，用於冷卻高效發光二極體、激光和射頻組件，這將為研製更快更小、高效節能的高功率電子產品鋪平道路。」

文章鏈接：

Haoxue Han, Yong Zhang, "Functionalization mediates heat transport in graphene nanoflakes," Nature Communications 7, Article number: 11281 doi:10.1038/ncomms11281

新聞鏈接：

Cooling graphene-based film close to pilot-scale production

（本文參考自科技日報，由e科網整理編輯）

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