江苏科大《CM》：石墨烯/聚烯烃弹性体薄膜作为导热性、柔韧性和良好附着力的热界面材料

成果简介

散热已成为微电子产业发展的核心问题。热界面材料（TIM）已广泛应用于电子元件冷却，用于将散热器和芯片粘合在一起。大多数关于TIM的研究只涉及热导率增强。然而，TIM的机械性能和附着力对于实际应用以及去除TIM的后清洁是必不可少的。本文，江苏科技大学Zheng-Bai Zhao等研究人员在《Chem. Mater.》期刊发表名为“Graphene/Polyolefin Elastomer Films as Thermal Interface Materials with High Thermal Conductivity, Flexibility, and Good Adhesion”的论文，研究采用简便方法设计制备了石墨烯纳米片/聚烯烃弹性体（GNP/POE）薄膜，高效构建了导热路径，保留了POE的良好力学性能。

在0.62wt%的极低的填料用量下，所制备的GNP/POE薄膜的导热系数可以达到1.07W m-1 K-1。此外，所制备的GNP/POE薄膜的拉伸强度、断裂伸长率和附着力与商业TIM产品一样好。制备的GNP/POE薄膜可用作芯片冷却的TIM，具有良好的散热效果。此外，制备的GNP/POE薄膜可以在芯片运行完毕后从芯片上剥离，无残留，这对实际生产具有重要意义。这项工作为未来 TIM 的设计和制造提供了宝贵的信息和启示。

图文导读

图1、GNP/POE薄膜制备流程及颗粒图片

图2.显示了原始POE颗粒和GNP/POE复合颗粒的微观形貌

图3.稳态下GNP/POE和POE薄膜热传导的有限元分

图4.TIM 在芯片冷却中的应用示意图

图5.芯片运行过程中不同模块的实际散热情况及相应的红外热成像分析

图6、其机械性能对于TIM在散热方面的实际应用图示

小结

综上所述，通过GNP封装在POE颗粒上，通过物理混合成功制备了GNP/POE复合颗粒，然后用于制备具有高导热性和优异力学性能的GNP/POE复合薄膜。简便的制备工艺使得实现批量生产成为可能，并且制备的GNP/POE薄膜的性能优于商业产品，这使得其在实际工业生产中作为新型TIM具有巨大的潜力。

文献：https://doi.org/10.1021/acs.chemmater.2c03730