高导热碳复合材料——“材料制备-结构调控-性能优化”

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碳复合材料因其轻质、高导热、高强度、耐高温、抗化学腐蚀等优异性能而成为一种理想的热管理材料，目前已广泛用于微电子、化工、汽车、航空航天等领域。随着碳纳米管、石墨烯等一维、二维高导热碳纳米材料的发现与研究，多种具有不同微观结构、力热性能的碳复合材料得到开发与应用。
近年来，天津大学材料科学与工程学院封伟教授团队在碳纳米复合材料的微观结构调控和力热性能优化方面取得一系列研究成果。团队通过化学气相沉积将不同形貌的碳纳米管/纤维/螺旋原位生长在碳纤维、膨胀石墨、纳米石墨、石墨烯等不同碳材料基底，结合材料表面处理、自组装、取向及可控复合工艺，制备了定向高导热的弹性石墨垫片、高强石墨块、柔性碳膜、碳泡沫等碳复合材料。

图1 团队研究成果介绍

基于这些突出进展，封伟教授团队在碳材料领域Top期刊Carbon上发表了综述性文章，综述了近年来高导热碳复合材料的可控制备、结构调控、性能优化以及应用拓展方面取得的重大突破和进展，并对高导热碳复合材料在未来存在的挑战和研究方向进行了展望。该文章首先简介了组成碳复合材料的单元碳材料的导热性能及碳材料的声子导热机理，紧接着，根据单元碳材料与碳复合材料结构上的相似和不同，围绕“材料制备-结构调控-性能优化”的思路，重点论述了柔性碳膜、硬质碳块、多孔碳泡沫三类碳复合材料的制备、微观结构和导热性能，详细介绍了材料的结晶性、界面状态、微观取向等结构对碳复合材料的导热及其各向异性的影响，同时总结了多种材料制备与复合方法对不同碳复合材料微观结构和力热性能的调控规律。最后该文章指出了现有高导热碳复合材料存在的主要问题，展望了未来的主要研究方向和发展趋势。该文章将有利于研究人员深入理解高导热碳复合材料的“材料制备-结构调控-性能优化”之间的关系，对新型高导热碳复合材料的设计、制备和性能优化提供重要的启发和指导。相关论文发表在Carbon（http://dx.doi.org/10.1016/j.carbon.2016.08.059）。

图2 综述概览图

原文链接：

感谢天津大学材料科学与工程学院封伟教授团队授权发布。

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