聚合物基石墨烯导热复合材料研究进展

董熠哲 田恐虎 盛绍顶(安徽理工大学 材料科学与工程学院，安徽 淮南 232001)

随着电子器件逐渐向微型化和集成化方向发展，大功率集成电路的散热问题已成为影响电子器件的性能稳定性、运行可靠性和寿命耐久性的关键性因素之一[1]。基于此背景，迫切需要具有高导热性能的复合材料来解决此类问题。聚合物具有质轻价廉和易加工成型等优点；然而，常见聚合物基体的本征热导率较低并且不具备单独用作导热材料的能力[2-3]，因此，如何有效提高聚合物材料的导热性能已成为其应用于电子器件热管理材料亟待解决的关键技术之一。

石墨烯作为一种二维碳纳米材料，具有较高的电子迁移率(15000～52700 cm2∕(V·s))和热导率(3080～5150 W∕(m·K))[4-5]。其可在聚合物基体中为声子的热传递构建极佳的导热通道，从而有效地改善聚合物基石墨烯复合材料的导热性能；例如Shi等[6]在外加磁场的诱导作用下，制备出可在取向方向上形成高效导热路径的Fe3O4@MG∕硅橡胶复合材料。当MG的含量为5.0 wt%时，该材料的平面热导率达到0.6 W∕(m·K)。若石墨烯未经表面功能化，则复合材料整体热导率的提高幅度有限，由此可见，石墨烯表面功能化对于复合材料导热性能的提高具有重大作用。近年来的研究结果也证实了石墨烯的表面功能化是增强两相界面相互作用、降低界面热阻的最有效的途径之一[7]。本文综述了聚合物基石墨烯导热复合材料的最新研究进展，并对该类复合材料研究中的石墨烯表面功能化、加工方法、特殊结构设计和导热机制进行了探讨与分析。……