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1、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150-1500 W/m-K （Al250 W/m-K ，Cu390 W/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
2、，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
3、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
4、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
5、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2630 m2/g 电解液隔膜 电极 绝缘体
