成果简介
尽管电子器件的被动和主动冷却解决方案最近取得了进展，但由于界面处固有的材料差异和表面粗糙度，材料之间的界面通常已成为热传输的关键障碍。本文，卡内基梅隆大学Sheng Shen等研究人员在《ACS NANO》期刊发表名为“3D Graphene-Nanowire “Sandwich” Thermal Interface with Ultralow Resistance and Stiffness”的论文，研究展示了一种3D石墨烯纳米线“三明治”热界面，该界面实现了约0.24 mm2·K/W的超低热阻，比焊料的热阻小约1个数量级，比热润滑脂、凝胶和环氧树脂的热阻低几个数量级，以及约1 MPa的低弹性模量和剪切模量，如聚合物和泡沫。柔性3D“三明治”在−55°C至125°C的宽温度范围内具有超过1000次循环的优异长期可靠性。这种纳米结构的热界面材料可以通过允许它们在较低的温度或相同的温度下操作，但具有较高的性能和较高的功率密度。
图文导读
图1。柔性3D石墨烯纳米线“三明治”TIM
图2:CuNWs和g-CuNWs的材料表征
图3。CuNW阵列、g-CuNW阵列和3D“夹层”的机械特性。
图4。3D石墨烯纳米线“三明治”TIM的热和可靠性表征。
小结
综上所述，本文展示了一种独立的、纸状的、柔性的3D石墨烯纳米线“三明治”TIM，它具有优异的可焊性，并具有超高的机械顺应性，如聚合物和泡沫，其超低热阻比传统焊料小约1个数量级。从宽温度范围内的温度循环测试来看，3D“三明治”显示出良好的长期可靠性。由于大多数柔性电子器件（例如，在Kapton磁带上）和微电子器件都是可焊接的，因此本工作中演示的3D“三明治”TIM可应用于电子器件中的各种柔性和曲面，用于先进的热管理、能量转换和能量收集技术。
文献：https://doi.org/10.1021/acsnano.2c10525
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