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江苏科大《CM》:石墨烯/聚烯烃弹性体薄膜作为导热性、柔韧性和良好附着力的热界面材料

carbon_art 材料分析与应用 2023-03-28

1成果简介 


散热已成为微电子产业发展的核心问题。热界面材料(TIM)已广泛应用于电子元件冷却,用于将散热器和芯片粘合在一起。大多数关于TIM的研究只涉及热导率增强。然而,TIM的机械性能和附着力对于实际应用以及去除TIM的后清洁是必不可少的。本文,江苏科技大学Zheng-Bai Zhao等研究人员在《Chem. Mater.》期刊发表名为“Graphene/Polyolefin Elastomer Films as Thermal Interface Materials with High Thermal Conductivity, Flexibility, and Good Adhesion”的论文,研究采用简便方法设计制备了石墨烯纳米片/聚烯烃弹性体(GNP/POE)薄膜,高效构建了导热路径,保留了POE的良好力学性能


在0.62wt%的极低的填料用量下,所制备的GNP/POE薄膜的导热系数可以达到1.07W m-1 K-1此外,所制备的GNP/POE薄膜的拉伸强度、断裂伸长率和附着力与商业TIM产品一样好。制备的GNP/POE薄膜可用作芯片冷却的TIM,具有良好的散热效果。此外,制备的GNP/POE薄膜可以在芯片运行完毕后从芯片上剥离,无残留,这对实际生产具有重要意义。这项工作为未来 TIM 的设计和制造提供了宝贵的信息和启示

2图文导读  


图1、GNP/POE薄膜制备流程及颗粒图片


图2.显示了原始POE颗粒和GNP/POE复合颗粒的微观形貌


图3.稳态下GNP/POE和POE薄膜热传导的有限元分


图4.TIM 在芯片冷却中的应用示意图


图5.芯片运行过程中不同模块的实际散热情况及相应的红外热成像分析


图6、其机械性能对于TIM在散热方面的实际应用图示


3小结 


综上所述,通过GNP封装在POE颗粒上,通过物理混合成功制备了GNP/POE复合颗粒,然后用于制备具有高导热性和优异力学性能的GNP/POE复合薄膜。简便的制备工艺使得实现批量生产成为可能,并且制备的GNP/POE薄膜的性能优于商业产品,这使得其在实际工业生产中作为新型TIM具有巨大的潜力。


文献:

https://doi.org/10.1021/acs.chemmater.2c03730


▼往期精彩回顾▼四川大学《Small》:自组装且超弹性的石墨烯气凝胶,用于高效除甲醛和多功能应用
中科院理化所《Langmuir》:基于石墨烯/MXene同轴微纤维的轻量级距离传感器,有助于无损抓取易碎和可变形物体
湖南大学《Energy Fuels》:N/S共掺杂三维多孔碳,用于具有高性能超级电容器

来源:文章来自CM网站,由材料分析与应用整理编辑。


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