石墨烯修饰的复合热界面材料的热性能研究

      随着电子器件集成度越来越高，其对散热的要求也越来越高，因此制备高性能的热界面材料 ( TIM) 逐渐成为科学界的热点问题之一。与传统填料( 如 SiC、Al2O3 和 BN 等) 相比，石墨烯因其具有高导热性( 单层石墨烯的理论导热系数为 5000W·m－1 ·K－1 ) ，因此在改性热界面材料的基材(如环氧树脂ER)方面展示出良好的应用前景。一般来说，TIM 中传统导热填料的质量分 数需要超过50%才能满足实际需求，导致所制备的TIM的机械性能较差。然而，采用还原氧化石墨烯(ＲGO) 作为导热填料时，较低的含量便可以实现复合TIM较高的热导率。根据Balandin等的报道，向 EＲ 中添加 RGO 后，导热系数提高约20倍。此外，Chen 等发现同时向ER中加入石墨烯和碳纳米管可以进一步改善TIM的热性能。
      本研究通过采用还原氧化石墨烯( RGO) 和三维网状石墨烯( 3DGN) 修饰环氧树脂，制备高性能的复合热界面材料( TIM) 。其中，3DGN为声子提供了快速输运网络，而RGO 则显著增强石墨烯导热填料与环氧树脂基 材界面处声子的传输能力。RGO 表面官能团的类型对样品的热性能有显著影响，羧基是促进界面区域声子 输的最佳选择。通过优化RGO( 20( wt) %) 和3DGN( 10( wt) %) 的质量分数后，样品的导热系数达 6. 5W·m－1 · K－1 ，是本征环氧树脂的 32 倍; 此外，复合TIM 的拉伸极限也达到 280%。