提高2.44倍，垂直石墨烯结构散热新突破！

随着电子系统中功率密度的爆炸式增长，对高效散热的需求激增。高效散热对提高电子系统的可靠性和安全性起着至关重要的作用然而，由于热源和散热器表面粗糙，在粗糙表面之间产生了大量的超低气泡，严重抑制了散热为了填补微间隙，提高界面热传导效率，在配合表面应用了热界面材料。通常，TIMs需要具有优异的可压缩性和适当的厚度，以满足器件设计和制造公差的要求，同时也能够符合粗糙的装配表面，以减少界面热阻。然而，由于散热性能有限，现有的商用TIMs无法满足功率密度显著增加的器件的需求。

近日，武汉理工大何大平、王哲团队针对用于高效散热的TIMs的开发取得最新进展。在这项工作中，基于垂直石墨烯单体(VGMs)内银浆的体积收缩，实现了超高kt (738.6 W/mK)和低r接触(29.2 Kmm2/W)的TIMs。出色的kt来自垂直排列的石墨烯薄膜(GFs)，具有出色的面内导热性。此外，GF之间的银浆加热后会收缩，导致GF软端暴露，形成可变形的表面，从而实现r接触的显著降低。此外，受益于GFs的高面内导热系数，所得VGM TIMs在热管理测试中显示出优越的散热效率，分别比Cu和最先进的商用TIMs高66.7%和143.9%。与最先进的TIMs相比，VGM TIMs的散热效率提高了~2.44倍。我们的研究结果为先进的TIMs和热管理应用提供了实用的设计指南。研究成果以“Deformable surface design of vertical graphene thermal interface materials for efficient heat dissipation”为题发表在《Cell Reports Physical Science》。

图文导读

图1. 热耦合机理及VGM的制作原理图。

图2. VGM的结构特征。

图3.  VGM的导热性能。

图4. 热性能和热阻测量。

图5. 实际散热性能。