法兰垫片分类泉州橡胶垫片的厚度重庆
2024-1-18 16:00:51发布次查看发布人:
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国内石墨烯材料技术与应用与国外存在的差异
采用导热高分子材料混合石墨烯材料制作成模组替代现有的铝制散热模组,实际使用对导热性能提高有限,目前只适用于低功率(小于30w)照明散热器领域。山东晶泰星光电科技有限公司将石墨烯用在灯丝的背部位置的金属基板上,led加热产生的热量通过石墨烯把热量辐射出去,同时利用壳内的导热气体来实现有效的对流,降低温度。根据涂石墨烯和不涂石墨烯产品的对比。厦门泰启力飞电子科技有限公司开发的led灯用的散热模组可以看到涂有石墨烯的芯片结温温度虽然比没有涂石墨烯的结温低3-5度,对延长灯丝的寿命没有本质帮助。
从石墨烯材料的研究领域上看,我国与国外的研究不分伯仲,甚至在部分领域处于领先水平,到2015年,中国关于石墨烯的研究论文发表数量在全球处于第一位,达到34%,超过美国的19%。与国外相比,我国在石墨烯材料生长与制备方法方面已经取得突破性进展,研究水平进入到先进行列。
从石墨烯规模化量产上看,我国已可以实现石墨烯粉体和浆料的规模化生产,与国外不相上下。
在石墨烯制备方面,加泰罗尼亚大学纳米科学与纳米技术研究所moreno等科学家们已经采用化学合成的方法制备具有精确位置的纳米孔石墨烯,将材料用于半导体晶体管中。
在产业应用上,国内目前集中在导电散热膜(包括发热服装、理疗产品等)、电池导电添加剂、散热材料这几个领域,并且均已实现了产业化应用。而等发达经济体主要集中在光电部件、传感器、和环保材料等高端领域,相比之下,我国对高科技产品中石墨烯的应用准备不足,例如,在新能源电池领域,美国开发的石墨烯电池技术应用于新能源汽车已可以达到续航里程643公里,并且可以产业化应用,而我国新能源电池技术虽已有实质性进展,尚不能实现产业化。在涂料领域,我国大力发展石墨烯在防腐涂料中的应用,但是在耐盐雾、耐雨蚀方面与国外差距较为明显。
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三、石墨烯材料当前存在的技术壁垒
目前石墨烯产业化大的技术瓶颈在于尚未有高质量的石墨烯原料规模化生产技术,对于大尺寸、杂质缺陷可控的高品质石墨烯(尤其是单层石墨烯)技术存在壁垒,直接限制了下游产品的性能,这也是目前石墨烯技术在高端电子产品中应用不足的主要原因。机械剥离法获得的石墨烯虽然质量高,但是成功率太低,根本无法工业化量产,只适用于实验室研究;化学气相沉积法可以生产出高质量、大面积的石墨烯,但是对环境影响较大,成本高;氧化和还原法是目前大规模生产石墨烯的的方法,但是也会导致质量下降。
采用导热高分子材料混合石墨烯材料制作成模组替代现有的铝制散热模组,实际使用对导热性能提高有限,目前只适用于低功率(小于30w)照明散热器领域。山东晶泰星光电科技有限公司将石墨烯用在灯丝的背部位置的金属基板上,led加热产生的热量通过石墨烯把热量辐射出去,同时利用壳内的导热气体来实现有效的对流,降低温度。根据涂石墨烯和不涂石墨烯产品的对比。厦门泰启力飞电子科技有限公司开发的led灯用的散热模组可以看到涂有石墨烯的芯片结温温度虽然比没有涂石墨烯的结温低3-5度,对延长灯丝的寿命没有本质帮助。
高质量石墨烯制备手段的欠缺,也直接影响到石墨烯在led照明领域中的应用。当前采用石墨烯散热的手段主要包括采用石墨烯薄片和石墨烯涂料薄膜。石墨烯薄片主要采用化学气相沉积的办法制备,但是仍没有解决如何制备出高质量大面积的石墨烯以及如何实现无损转移,采用机械剥离法剥离制备少数层石墨烯效果较好,但是制备效率低,难以产业化。石墨烯散热薄膜可以采用液相剥离法制备,但是均匀性有待提高,而氧化还原法则对环境容易产生影响。
石墨烯是一种二维材料,能够提供大的接触面,受界面相互作用、原子缺陷和边缘的强烈影响,具有高的面内导热率和相对低的垂直于平面方向的外导热率,由于多层石墨烯层间的范德华力导致了较大的层间热阻,使得其垂直于平面方向的热导率要比平面内热导率低超过2个数量级,显示出明显的各向异性热传导。单层石墨烯的导热率高达5200w/(m·k),但是多层石墨烯的导热率随着层数的变化而变化,当层数在2-4层时,导热率迅速降为1300-2800w/(m·k)。
在利用石墨烯散热性能上,gao等针对现有的非金属导热材料虽然k值高,但是柔韧性性差的问题,通过高温还原氧化法获得具有高柔韧性的原子薄膜石墨烯,在保持高导热性的基础上增加其柔韧性。
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