康飛宇教授團(tuán)隊十幾年研究成果的總結(jié)：《低維碳基導(dǎo)熱材料》

隨著我國電子產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，對快速散熱需求激增，散熱 不良將導(dǎo)致電子元器件的可靠性大打折扣。納米科學(xué)和技術(shù)的發(fā)展使材料的有序化結(jié)構(gòu)設(shè)計和功能導(dǎo)向組裝成為可能，從而有助于制備出具有高導(dǎo)熱能力的熱界面材料，提高芯片及電子元器件運行可靠性。以納米碳基材料為代表的高導(dǎo)熱材料，具有熱導(dǎo)率高、加工性能良好、成本可控等特點，被廣泛地應(yīng)用于各種芯片和電子元器件的均熱散熱。但是，傳統(tǒng)的碳材料在應(yīng)用中，由于結(jié)構(gòu)單一、各向異性、無序且不絕緣等性能局限，難以解決高功率、高性能電子器件的散熱難題，從而限制了電子產(chǎn)品的效率和壽命。要實現(xiàn)新型電子產(chǎn)品的散熱突破，必須在材料構(gòu)建和應(yīng)用時解決以下共性問題：①優(yōu)化碳納米結(jié)構(gòu)，解決導(dǎo)熱差的問題；②解決界面可控調(diào)制、導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建與各向異性問題；③解決器件集成化過程中材料復(fù)合化和功能協(xié)同問題。

為了解決以上共性問題，清華大學(xué)康飛宇教授團(tuán)隊與合作者提出了“低維碳基導(dǎo)熱材料”的設(shè)計、制備、多功能構(gòu)建的總體思想，并且探究其在芯片、大功率LED、電動車電源熱管理方面的應(yīng)用。

超潔凈石墨烯薄膜的制備方法

智能手機(jī)中“熱界面材料 + 熱管/VC + 石墨膜”立體散熱方案

石墨膜在手機(jī)散熱均熱中的效果對比

導(dǎo)熱散熱碳材料是指一類具有高導(dǎo)熱性和良好散熱性能的碳基材料，包括柔性石墨膜、石墨烯膜、碳納米管等。這些材料因其優(yōu)異的熱導(dǎo)率和輕量化特性，廣泛應(yīng)用于電子器件、熱管理系統(tǒng)和高性能計算機(jī)中。20 世紀(jì)中期，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)石墨具有優(yōu)異的導(dǎo)熱性能，隨著納米技術(shù)的發(fā)展，石墨烯和碳納米管等新型碳材料相繼被發(fā)現(xiàn)，并展現(xiàn)出更為優(yōu)異的導(dǎo)熱特性。石墨烯的熱導(dǎo)率高達(dá)2000 W/(m·K)，比金屬銅高一個數(shù)量級。高性能智能手機(jī)需要高效散熱系統(tǒng)來維持穩(wěn)定運行。在工業(yè)化應(yīng)用中，制備石墨烯厚膜和柔性石墨薄膜是兩個重要的方向。其他低維材料如氮化硼膜、類金剛石膜由于具有高導(dǎo)熱性同時兼有電絕緣性，近年來也得到了發(fā)展與應(yīng)用。

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低維碳基導(dǎo)熱材料購買

康飛宇等著

北京: 科學(xué)出版社, 2025. 5

(低維材料與器件叢書 / 成會明總主編)

ISBN 978-7-03-082345-8

《低維碳基導(dǎo)熱材料》基于作者多年在碳材料領(lǐng)域的科研工作，結(jié)合國內(nèi)外的最新科研成果，力圖系統(tǒng)深入地介紹和分析低維碳基材料在熱管理領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢。

全書共分十章，內(nèi)容涵蓋了熱模擬與測量，如低維材料傳熱性能測量、熱管理模擬；低維高導(dǎo)熱碳材料，如石墨烯、碳納米管、泡沫碳，人造金剛石薄膜，類金剛石碳膜；其他納米材料，如納米氧化物、碳化物與氮化物導(dǎo)熱材料；應(yīng)用方面，如相變儲能材料及其應(yīng)用、電子封裝與熱管理工程、碳基芯片界面?zhèn)鳠岵牧吓c技術(shù)、消費電子產(chǎn)品熱管理技術(shù)等。

本書在撰寫過程中得到了國內(nèi)外許多同行的支持和幫助，特別是作者所在實驗室的老師、博士后、博士生的幫助與配合。第2 章和第6 章由祝淵博士執(zhí)筆，第3 章由孫波副教授執(zhí)筆，第8 章由楊誠副教授執(zhí)筆，第9 章由林正得研究員執(zhí)筆，第10 章由杜鴻達(dá)副教授執(zhí)筆，其余章節(jié)由康飛宇教授執(zhí)筆。陳玉琴女士為全書的畫圖和校對做出了重要貢獻(xiàn)。在此，對大家的傾力相助表示衷心的感謝。

本書內(nèi)容豐富、系統(tǒng)性強(qiáng)，適合材料學(xué)專業(yè)的高等院校師生作為科研學(xué)習(xí)資料和教學(xué)參考書，對從事熱管理設(shè)計、高導(dǎo)熱材料研發(fā)、熱管理工程應(yīng)用方面的科研人員和相關(guān)企業(yè)的技術(shù)人員也具有重要的參考價值。

本文摘編自《低維碳基導(dǎo)熱材料》（康飛宇等著. 北京 : 科學(xué)出版社, 2025. 5）一書“前言”，有刪減修改，標(biāo)題為編者所加。

(低維材料與器件叢書 / 成會明總主編)

ISBN 978-7-03-082345-8

責(zé)任編輯：翁靖一

本書為“低維材料與器件叢書”之一。低維材料，由于其自身的導(dǎo)熱性質(zhì)及結(jié)構(gòu)可控性，一直以來在熱管理方面得到了很好的應(yīng)用。低維碳基材料具有優(yōu)異的導(dǎo)熱性能，可以廣泛應(yīng)用于芯片、電子元器件、電源系統(tǒng)、大功率發(fā)光二極管（LED）等散熱與管理。本書是基于作者及團(tuán)隊在低維材料的導(dǎo)熱性能及其熱管理應(yīng)用領(lǐng)域十幾年研究成果的總結(jié)，并對國內(nèi)外該領(lǐng)域最新研究進(jìn)展進(jìn)行了綜述和系統(tǒng)分析，重點闡述了各種低維高導(dǎo)熱碳材料的制備與應(yīng)用，并對其他納米碳材料在熱管理方面的應(yīng)用進(jìn)行了歸納與總結(jié)，最后探索了相變儲能材料及其應(yīng)用、電子封裝與熱管理工程、碳基芯片界面?zhèn)鳠岵牧吓c技術(shù)、消費電子產(chǎn)品熱管理技術(shù)等，對該領(lǐng)域的研發(fā)具有一定的學(xué)術(shù)價值。

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低維材料與器件叢書

（本文編輯：劉四旦）

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