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研究人员提高石墨烯基薄膜散热效率

文章来源:中国科学报  2016-05-09

标签:石墨烯散热片

近日,上海大学教授、中瑞微系统集成技术中心主任刘建影团队开发出一种石墨烯功能化的方法,该方法能有效提高石墨烯散热片的散热效率。相关成果已在线发表于《自然—通讯》。

电子和光子器件的散热问题是影响电子技术进一步发展的瓶颈之一。刘建影团队研究发现,和没有功能化的石墨烯相比,功能化后的石墨烯基薄膜散热效率提高了至少76%。散热效率的提高要归结于功能化导致了界面热阻急剧降低。

同时,该团队和其他合作伙伴一起利用分子动力学模拟和第一性原理计算进一步揭示了其原理,研究表明功能化限制了横向低频声子的纵向散射,通过延长弯曲声子的寿命从而加强了石墨烯基薄膜的横向热导率。

这些结果为在基板上的石墨烯基薄膜功能化,从而为电子与电力系统热管理解决方案提供了直接和明确的证据。刘建影说:“总之,我们认为我们找到了一把提高石墨烯基薄膜散热效率的金钥匙,我们的工作开辟了大规模应用石墨烯基薄膜散热的新途径。”

在此项研究中,该团队研究了不同的功能化分子,这些分子在石墨烯和二氧化硅基板之间形成了共价键。他们采用了先进的脉冲光热反射技术,测得功能化后,功能化层两侧的界面热阻分别减小了76% 和65%。他们的研究也是该领域第一次比较系统和全面的研究。

该项研究的主要合作单位为法国中央纳米研究院、瑞典查尔姆斯理工大学和斯马特高科技有限公司、英国兰卡斯特大学、美国明尼苏达大学、德国马普高分子研究所、芬兰阿尔托大学和俄罗斯科学院等。

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