近日，浙江大學高分子系高超團隊研發(fā)出一種高導熱超柔性石墨烯組裝膜，這一最新成果解決了宏觀材料高導熱和高柔性不能兼顧的世界性難題，有望在高效熱管理、新一代柔性電子器件及航空航天等領域獲得重要應用。文章發(fā)表在《先進材料》上。
  高導熱超柔性石墨烯組裝膜導熱率最高達到2053W/mK(瓦特/米開)，接近理想單層石墨烯導熱率的40%，創(chuàng)造宏觀材料導熱率的新紀錄;同時該材料由微褶皺化大片石墨烯組裝而成，具有超柔性，可被反復折疊6000次，承受彎曲十萬次。
  電子電器工作時會發(fā)熱，需要高效熱管理來保證其正常運行。新一代器件還要求可彎折性。但現(xiàn)有宏觀材料的高導熱和高柔性往往難以兼得。而石墨烯的出現(xiàn)為解決這一矛盾提供了理論上的可能。
  據(jù)悉，高超團隊創(chuàng)造性地提出了“大片微褶皺”思路：大片石墨烯缺陷少，可實現(xiàn)高導熱率;微褶皺使材料在拉伸彎折時有足夠的應變空間，可確保高柔性。
  高超表示，這一新思路實現(xiàn)起來倒很簡便。三步即可完成：大片氧化石墨烯水分散液通過刮涂成膜;高溫熱處理，膜中的含氧官能團在高溫下分解，釋放出氣體，同時隨著溫度的升高，石墨烯缺陷結構逐步修復，氣體被阻隔在石墨烯膜內(nèi)部，因膨脹形成微氣囊;機械輥壓成膜，在外加壓力下微氣囊的氣體被排出，形成微褶皺。
  研究者還使用了無碎片的超大片氧化石墨烯作為原料,以降低邊緣聲子逸散。同時，采用高溫熱處理，去除石墨烯表面的官能團并修復石墨烯內(nèi)部孔洞，得到少缺陷的石墨烯結構。這些結構變化通過拉曼、XRD及透射電鏡檢測進行了確證。所得石墨烯膜的熱導率平均值為1900 W/mK，最高值達到2053 W/mK。
  編輯點評
  石墨烯因具備力學、光學、電學和微觀量子等眾多方面的優(yōu)異特性，被譽為“改變21世紀”的先進材料。隨著人類日益增長的健康消費需求，憑借石墨烯的優(yōu)越性能，由石墨烯研發(fā)的越來越多的新產(chǎn)品將會廣受市場青睞。