石墨烯做手機(jī)散熱膜,想怎么彎就怎么彎

 人們希望未來(lái)的手機(jī)可以彎曲，平板電腦可以折疊，這離不開(kāi)能彎曲的散熱材料，而現(xiàn)在你手中智能手機(jī)的散熱膜卻是脆生生的。浙江大學(xué)科學(xué)家近日研發(fā)出的石墨烯膜，則不僅能彎曲，還能折成千紙鶴。

浙江大學(xué)高分子系高超教授團(tuán)隊(duì)研發(fā)的新型石墨烯膜非常柔韌，能夠承受反復(fù)折疊和彎曲，這是前所未見(jiàn)的。在呈現(xiàn)超柔性的同時(shí)，這種石墨烯膜還具有高導(dǎo)熱性，刷新了宏觀材料導(dǎo)熱率的紀(jì)錄。

石墨烯自問(wèn)世以來(lái)即啟發(fā)人們不斷創(chuàng)造出新型材料。高超教授6月5日告訴記者，這種石墨烯膜是目前世界上導(dǎo)熱性最好的可折疊材料。兼具高導(dǎo)熱性和超柔性的材料的問(wèn)世，對(duì)柔軟電子器件的發(fā)展意義重大，從航空航天到智能手機(jī)，這種新型石墨烯膜展現(xiàn)出令人振奮的應(yīng)用遠(yuǎn)景。相關(guān)成果日前已發(fā)表在國(guó)際著名期刊《先進(jìn)材料》，研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金及國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃資助。

對(duì)宏觀材料來(lái)說(shuō)，高導(dǎo)熱和高柔性正如蹺蹺板的兩極，不可兼得。如目前智能手機(jī)通常用作散熱膜的石墨膜，導(dǎo)熱性不錯(cuò)，但很脆，至多只能承受3次反復(fù)折疊。而高超團(tuán)隊(duì)研發(fā)的新型石墨烯膜可反復(fù)折疊6000次，承受彎曲10萬(wàn)多次，其導(dǎo)熱性也比石墨膜更理想。

高超團(tuán)隊(duì)用巧妙的方法，破解了高導(dǎo)熱和高柔性“魚(yú)和熊掌不可兼得”的難題，其訣竅在于創(chuàng)造出大片原子層面的“微褶皺”。“就像我們指關(guān)節(jié)在彎曲和舒張時(shí)皮膚上出現(xiàn)的褶皺一樣。”高超說(shuō)，將石墨烯交疊起來(lái)后加溫，石墨烯膜內(nèi)部就產(chǎn)生一個(gè)個(gè)微小的氣囊，隨后再施加壓力把微氣囊中的氣體排出，豐富密集的微褶皺就形成了。在宏觀層面，石墨烯膜的表明仍很光滑。

石墨烯膜產(chǎn)生微褶皺的過(guò)程

微小的褶皺為材料在拉伸彎折時(shí)提供足夠的應(yīng)變空間，使高柔性成為可能，同時(shí)又不在宏觀上損害材料的高導(dǎo)熱性。這樣制備出來(lái)的石墨烯膜可以耐受反復(fù)折疊、打結(jié)、扭曲、被折成千紙鶴等復(fù)雜形變。將這種石墨烯膜替代現(xiàn)在市場(chǎng)上的商用石墨膜，應(yīng)用于手機(jī)散熱膜上，發(fā)現(xiàn)手機(jī)CPU處的溫度可以控制在33攝氏度以下，相對(duì)商用石墨膜降低6攝氏度。

玩游戲的時(shí)候手機(jī)會(huì)變得非常燙。圖中，(b)是 手機(jī)處于待機(jī)狀態(tài);(c)是使用現(xiàn)在市場(chǎng)上的散熱膜時(shí)，用手機(jī)玩了一陣游戲后的情況，可見(jiàn)最燙處溫度可達(dá)39度;(d)是 同一部手機(jī)用新型石墨烯膜作為散熱膜的情況，溫度明顯下降。高超團(tuán)隊(duì)供圖

人們正在展望下一代可彎曲的電子產(chǎn)品，如可以折疊的智能手機(jī)和平板電腦，找到耐彎折的散熱材料就顯得非常重要。許多航天器同樣需要加工過(guò)程復(fù)雜的散熱部件。在這些領(lǐng)域，高超團(tuán)隊(duì)的新型石墨烯膜都有望發(fā)揮重要作用。