近日，浙江大學(xué)高分子系高超團(tuán)隊(duì)研發(fā)出一種高導(dǎo)熱超柔性石墨烯組裝膜，導(dǎo)熱率最高達(dá)到2053W/mK(瓦特/米開)，接近理想單層石墨烯導(dǎo)熱率的40%，創(chuàng)造宏觀材料導(dǎo)熱率的新紀(jì)錄;同時(shí)該材料由微褶皺化大片石墨烯組裝而成，具有超柔性，可被反復(fù)折疊6000次，承受彎曲十萬(wàn)次。
這一最新成果解決了宏觀材料高導(dǎo)熱和高柔性不能兼顧的世界性難題，有望在高效熱管理、新一代柔性電子器件及航空航天等領(lǐng)域獲得重要應(yīng)用。文章發(fā)表在《先進(jìn)材料》上。
電子電器工作時(shí)會(huì)發(fā)熱，需要高效熱管理來(lái)保證其正常運(yùn)行。新一代器件還要求可彎折性。但現(xiàn)有宏觀材料的高導(dǎo)熱和高柔性往往難以兼得。而石墨烯的出現(xiàn)為解決這一矛盾提供了理論上的可能。
據(jù)悉，高超團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造性地提出了"大片微褶皺"思路:大片石墨烯缺陷少，可實(shí)現(xiàn)高導(dǎo)熱率;微褶皺使材料在拉伸彎折時(shí)有足夠的應(yīng)變空間，可確保高柔性。
高超告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者，這一新思路實(shí)現(xiàn)起來(lái)倒很簡(jiǎn)便。三步即可完成:大片氧化石墨烯水分散液通過刮涂成膜;高溫?zé)崽幚?，膜中的含氧官能團(tuán)在高溫下分解，釋放出氣體，同時(shí)隨著溫度的升高，石墨烯缺陷結(jié)構(gòu)逐步修復(fù)，氣體被阻隔在石墨烯膜內(nèi)部，因膨脹形成微氣囊;機(jī)械輥壓成膜，在外加壓力下微氣囊的氣體被排出，形成微褶皺。
研究者還使用了無(wú)碎片的超大片氧化石墨烯作為原料,以降低邊緣聲子逸散。同時(shí)，采用高溫?zé)崽幚?，去除石墨烯表面的官能團(tuán)并修復(fù)石墨烯內(nèi)部孔洞，得到少缺陷的石墨烯結(jié)構(gòu)。這些結(jié)構(gòu)變化通過拉曼、XRD及透射電鏡檢測(cè)進(jìn)行了確證。所得石墨烯膜的熱導(dǎo)率平均值為1900W/mK，最高值達(dá)到2053W/mK。
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