石墨散热片和石墨烯

,按一下以編輯母片標題樣式,按一下以編輯母片,第二層,第三層,第四層,第五層,*,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，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,2630m,2,/g,载流子迁移率最高,:,室温下,20,万,cm,2,/Vs,（硅的,100,倍）,理论,100,万,cm,2,/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,石墨烯晶体管,由于硅材料本省的限制，硅基处理器的运行速度只能达到,4-5GHz,石墨烯拥有比硅更高的载流子迁移率，产生的热量很少，石墨烯作为基质生产出的处理器能够达到,1THz,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 m,2,/g,电解液,隔膜,电极,绝缘体,