科研速递 | 香港中文大学（深圳）郑庆彬教授团队在国际材料著名期刊Carbon上发表文章

近日，香港中文大学（深圳）理工学院郑庆彬教授团队在国际材料著名期刊 Carbon发表以“Micro-diamond Assisted Bidirectional Tuning of Thermal Conductivity in Multifunctional Graphene Nanoplatelets/nanofibrillated Cellulose Films”为题的研究文章。

《Carbon》介绍

《Carbon》杂志是一个国际多学科平台，涵盖碳材料领域的科学进展，是国际碳材料领域顶级期刊，2020年期刊影响因子9.594，JCR分区Q1。

研究背景

近年来，随着电动汽车电池能量密度的不断提升及消费电子器件内部集成电路的超薄化、智能化及多功能化的发展趋势，器件亟需的散热需求引起人们对热界面材料的开发产生了极大的兴趣。热界面材料能够促进工作器件中热源的散热，从而保证器件的长寿命、高性能和可靠性。由于其成本低、重量轻、加工性能好，聚合物基热界面材料受到了广泛的关注。过去，利用氮化硼和石墨烯等高导热二维填料制备有机热界面材料的研究已经被广泛报道，但是受制于二维片层结构影响，热界面材料面外导热系数通常低于5W/(mK), 开发具有双向高导热的热界面材料仍然是一个巨大的挑战。

研究内容

文章中图4：制备材料的导热性能优化及研究

在本研究中，作者通过一种绿色、简便的自组装方法，制备了具有双向可调导热性能的微米金刚石嵌入的石墨烯纳米片/纳米纤维素原纤(MDs@GNPs/NFC)薄膜，通过调整微米金刚石含量及粒径尺寸来诱导热量传递路径的变化。由于纳米纤维素原纤具有良好的力学性能和独特的自组装能力，因此被选择作为聚合物基体来取代传统的合成聚合物。石墨烯纳米片作为主要的传热介质，引导热量沿石墨烯骨架传递，而不同尺寸的微米金刚石有助于石墨烯纳米片沿不同的排列方向形成三维导热网络结构，促进热量的多方向传递。最终，所制备的薄膜在经过优化调整及碳化处理后，面内导热系数维持32.01W/(mK)的同时，面外导热系数能够达到8.85W/(mK)。在实际的应用测试中，所制备材料展现出良好的散热性能。此外利用COMSOL Multiphysics仿真软件进行三维数值模拟，进一步验证了制备薄膜散热能力的有效性。所制备的薄膜同时还表现出了优异的电-热转化性能，实现热界面材料“主动预热和被动冷却”的全天候热管理性能，从而降低电动汽车电池的生产成本及体积。

文章中图8：制备材料的电热性能研究

作者简介

郑庆彬教授

郑庆彬教授2011年博士毕业于香港科技大学机械及航空航天学系，2019年加入香港中文大学（深圳）理工学院担任助理教授并入选国家海外高层次青年人才项目。郑教授曾任德国德累斯顿莱布尼茨高分子研究所“洪堡学者”及香港科技大学机械及航空航天学系研究助理教授，曾获德国“洪堡学者”及香港科技大学高等研究院“青年学人”等荣誉并独立主持国家自然科学基金，德国洪堡基金，香港研究资助局优配研究金等项目。郑教授长期从事纳米碳材料与集成器件的先进制造加工及其在机械、电子、航空航天、医学等领域的应用，如多功能复合材料、柔性显示、柔性传感和柔性电磁屏蔽等，取得了一系列重要研究成果，已在Progress in Materials Science, Materials Today, Advanced Functional Materials, Small, ACS Nano, Materials Horizons, Nanoscale Horizon, Nano-Micro Letters, Carbon等本领域顶级期刊发表文章70余篇，论文总计被引用5000余次，H-index为38。

张银行博士

张银行博士2020年博士毕业于韩国仁荷大学化学学院，2020年加入香港中文大学（深圳）理工学院郑庆彬教授团队担任博士后，主要研究方向为导热材料、热电复合材料及电热膜等。已在Advanced Functional Materials, Small, Carbon, Chemical Engineering Journal, Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, Composites Part B: Engineering 等复合材料领域TOP期刊发表论文二十余篇，H-index为20。

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