石墨散热片和石墨烯

石墨散热片和石墨烯电子设备热设计报告SX1102033张中健主要内容石墨散热片石墨烯石墨散热片的性质具有独特的晶粒取向，沿两个方向均匀导热超高导热性能，平面内150-1500W/m-K（Al250W/m-K，Cu390W/m-K）可塑性强、稳定性高、质量轻成本低石墨散热片的散热原理石墨散热片的散热原理1.热源获得热量2.从周向散走石墨散热片的应用石墨散热片通过在减轻器件重量的情况下提供更优异的导热散热性能，能有效的解决电子设备的热设计难题目前石墨散热片已大量应用于通讯工业、笔记本、手机等。石墨散热片的应用举例小米手机中石墨散热片的应用，小米手机采用1.4GHz双核处理器高通MSM8260，该处理发热量相比是很高的，由于采用了使用散热片，将热量有效的传导，使热量均匀分布在手机机身上，从而不会有局部过热和过热死机的情况。石墨烯石墨烯（Graphene）是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料。石墨烯一直被认为是假设性的结构，无法单独稳定存在，直至2004年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，成功地在实验中从石墨中分离出石墨烯，而证实它可以单独存在。石墨烯的特性最薄最轻:厚0.34nm,比表面积2630m2/g载流子迁移率最高:室温下20万cm2/Vs（硅的100倍）,理论100万cm2/Vs电流密度耐性最大:有望达到2亿A/cm2强度最大最坚硬:破坏强度42N/m,杨氏模量与金刚石相当导热率最高:3000-5000W/mK石墨烯的制造微机械剥离法外延生长法氧化石墨还原法气相沉积法微机械剥离法直接将石墨烯薄片从较大的晶体上剪裁下来。流程：高定向热解石墨表面进行离子刻蚀产生微槽后将其用光刻胶粘到玻璃衬底上再用玻璃胶带进行反复撕揭放入丙酮溶液中进行超声一段时间最后将单晶硅片放入丙酮溶液中，利用范德华力或毛细管力将单层石墨烯“捞出”优缺点：相对简单的方法，缺点是能够获得的单层石墨烯的尺寸大小不一、不易控制，很难获得足够长度的石墨烯，不能满足工业化需求。外延生长法单晶SiC中的硅原子蒸发，剩下的碳原子结构重排形成石墨烯面积较大、质量较高。但单晶SiC的价格昂贵，成本非常高，而且生长条件也很苛刻，不易转移到别的基体上使用。电介质氧化石墨还原法将天然石墨与强酸和强氧化物质反应生成氧化石墨经过超声分散制备成氧化石墨烯加入还原剂去除氧化石墨表面的含氧基团，得到石墨烯成本低，石墨烯尺寸大，但是分子结构容易被破坏气相沉积法将含碳原子的气体有机物如甲烷、乙炔等在镍或铜等金属基体上高温分解，脱出氢原子的碳原子会沉积吸附在金属表面连续生长成石墨烯相对简单易行，可以大面积成长，且或得到的石墨烯较为完整，质量较好，易转移成本很高，很难达到工业化的要求。石墨烯的制造四种石墨烯生产方法的对比石墨烯的应用石墨烯是一种技术含量非常高、应用潜力非常广泛的碳材料，在半导体产业、光伏产业、锂离子电池、航天、军工、新一代显示器等传统领域和新兴领域都将带来革命性的技术进步。石墨烯的应用碳纳米管（卷曲即可形成）导热材料（搞热导率、高稳定性）石墨烯晶体管（电导率高、发热少）超级电容器（比表面积）提升锂离子电池性能石墨烯晶体管由于硅材料本省的限制，硅基处理器的运行速度只能达到4-5GHz石墨烯拥有比硅更高的载流子迁移率，产生的热量很少，石墨烯作为基质生产出的处理器能够达到1THz石墨烯提升锂离子电池性能负极材料（参杂）比容量mAh/g石墨烯540碳纳米管730普通石墨370石墨烯推动超级电容器发展通过导体表面来存储电荷石墨烯有超大比表面积：单层2630m2/g电解液隔膜电极绝缘体