緊跟當(dāng)下熱點(diǎn),把握最新動(dòng)態(tài)
我國(guó)導(dǎo)熱領(lǐng)域起步較晚,由于高端產(chǎn)品技術(shù)仍壟斷在歐美及日本等少數(shù)企業(yè)中,國(guó)內(nèi)眾多導(dǎo)熱界面材料生產(chǎn)廠家仍以低端產(chǎn)品輸出為主,銷(xiāo)售額僅占市場(chǎng)總額10%左右。傳統(tǒng)手機(jī)散熱材料以石墨片和導(dǎo)熱凝膠等TIM材料(導(dǎo)熱界面材料)為主。目前熱管和VC(均熱板)開(kāi)始從電腦、服務(wù)器等領(lǐng)域滲透到智能手機(jī)終端,石墨烯材料也開(kāi)始應(yīng)用。相對(duì)而言,VC和石墨烯的導(dǎo)熱系數(shù)高、厚度低,是性能更佳的散熱材料。
石墨是相較于銅和鋁等金屬更好的導(dǎo)熱材料,主要原因在于石墨具有特殊的六角平面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),可以將熱量均勻地分布在二維平面并有效地轉(zhuǎn)移。在水平方向上,石墨的導(dǎo)熱系數(shù)為300~1900W/(m*K),而銅和鋁的導(dǎo)熱系數(shù)約為200~400W/(m*K)。在垂直方向上,石墨的導(dǎo)熱系數(shù)僅為5~20W/(m*K)。因此,石墨具備良好的水平導(dǎo)熱、垂直阻熱效果。同時(shí),石墨的比熱容與鋁相當(dāng),約為銅的2倍,這意味著吸收同樣的熱量后,石墨溫度升高僅為銅的一半。此外,石墨密度僅為 0.7~2.1g/cm3,遠(yuǎn)低于銅的8.96g/cm3和鋁的2.7g/cm3,因此可以做到輕量化,能夠平滑粘附在任何平面和彎曲的表面。
基于高導(dǎo)熱系數(shù)、高比熱容和低密度等性能優(yōu)勢(shì),石墨自2009年開(kāi)始批量應(yīng)用于消費(fèi)電子產(chǎn)品,2011年開(kāi)始大規(guī)模應(yīng)用于智能手機(jī),目前已經(jīng)取代傳統(tǒng)金屬,成為消費(fèi)電子領(lǐng)域主流的散熱材料。
1.導(dǎo)熱系數(shù)最高、導(dǎo)電性能好,下游鋰電材料和導(dǎo)熱膜空間巨大
石墨烯是已知的導(dǎo)熱系數(shù)最高的物質(zhì),理論導(dǎo)熱率達(dá)到5300W/(m*K),遠(yuǎn)高于石墨。它是由單層碳原子經(jīng)電子軌道雜化后形成的蜂巢狀二維晶體,厚度僅為0.335nm,又稱(chēng)為單層石墨,是碳納米管、富勒烯的同素異形體。根據(jù)中國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟標(biāo)準(zhǔn),單層石墨烯指由一層碳原子構(gòu)成的二維碳材料。
石墨烯的快速導(dǎo)熱特性與快速散熱特性,使其成為傳統(tǒng)石墨散熱膜的理想替代材料,廣泛用于智能手機(jī)、平板電腦、大功率節(jié)能 LED照明、超薄LCD電視等散熱。除高導(dǎo)熱性之外,石墨烯還有其他優(yōu)異的理化特性,因此下游應(yīng)用廣泛。例如,導(dǎo)電性高,可應(yīng)用在集成電路、導(dǎo)電劑、傳感器和鋰電等領(lǐng)域;比功率高,可作為超級(jí)電容和儲(chǔ)能元件;柔性強(qiáng),彎折不影響性能,可作為柔性材料用于曲面屏和可穿戴設(shè)備;具有高透光率,可用于透明導(dǎo)電薄膜。
2.石墨烯薄膜的應(yīng)用領(lǐng)域包括:
(1)導(dǎo)熱膜,用于智能手機(jī)和平板電腦等的散熱層;
(2)柔性顯示,用于柔性顯示屏和可穿戴設(shè)備等領(lǐng)域;
(3)傳感器材料,用于可穿戴設(shè)備、醫(yī)療和環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域;
(4)集成電路基礎(chǔ)材料,用于超級(jí)計(jì)算機(jī)、高頻芯片和精密電子元件等領(lǐng)域。
石墨烯的相關(guān)研究從1994年開(kāi)始出現(xiàn),2004年英國(guó)科學(xué)家安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫成功分離出石墨烯,并于2010年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。近年來(lái),石墨烯研究持續(xù)走熱,專(zhuān)利數(shù)量不斷增加,同時(shí)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程也在不斷推進(jìn)。
我國(guó)石墨烯理論研究和產(chǎn)業(yè)化均位居世界前列。理論研究方面,根據(jù)石墨烯產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟的數(shù)據(jù),截止2016年,在全球主要優(yōu)先權(quán)專(zhuān)利申請(qǐng)統(tǒng)計(jì)中,我國(guó)石墨烯專(zhuān)利占比達(dá)58%(其次是韓國(guó)和美國(guó))。產(chǎn)業(yè)化方面,石墨烯在戰(zhàn)略前沿材料中占據(jù)關(guān)鍵地位,中國(guó)計(jì)劃實(shí)現(xiàn)石墨烯產(chǎn)業(yè)“2020年形成百億產(chǎn)業(yè)規(guī)模,2025年整體產(chǎn)業(yè)規(guī)模破千億”的發(fā)展目標(biāo)。