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李清文課題組成功研發碳納米管基散熱材料

李清文課題組成功研發碳納米管基散熱材料
發布日期:2020-08-08 瀏覽次數:154

近日,中科院蘇州納米所研究員李清文課題組將高導電、高導熱的銅納米線引入碳納米管紙,制備出具有高熱導率和電導率的新型碳納米管基散熱材料。相關成果發表于《碳》雜志。

據了解,碳納米管具有極高的軸向熱導率,因而在大功率電子器件散熱材料中被寄予厚望。然而,其小尺寸特性,還有碳納米管之間及其與復合材料基體之間較大的接觸電阻和接觸熱阻,使得現有碳納米管復合材料熱導率與人們的期望相距甚遠,嚴重制約了實際應用。

李清文團隊在前期研究中發現,表面荷負電的羧基化碳納米管能夠實現在硅脂中的高濃度分散并形成導熱良好的三維網絡,可大幅降低導熱硅脂的傳熱阻抗。

在此基礎上,團隊通過控制碳納米管的長度、管徑等因素,制備出了具有理想三維網絡結構的柔性碳納米管紙,其傳熱阻抗低于導熱硅脂和商用散熱石墨片,且具備固態自支撐特性,在作為導熱界面材料時,能夠在不污染器件表面的條件下實現高效傳熱。

另據了解,純碳納米管由于導熱網絡密度偏低,且其中含有大量碳納米管搭接,使得導熱性和導電性仍低于人們的期望。

為此,團隊巧妙地將高導電、高導熱的銅納米線引入碳納米管紙,由兩種納米線組成的互穿三維網絡最終成功實現10 W/(m·K) 的熱導率和超過105S/m的電導率。

專家表示,鑒于其優異的熱傳導性能,這種新型材料有望應用在微電子互聯和熱界面材料領域。

該項工作得到了國家自然科學基金、科技部“973”計劃、江蘇省產學研合作創新項目和江蘇省國際合作項目等的資助。

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