石墨烯碳鋁複合散熱片（鋁合金散熱片裡面加入石墨烯導熱性能變化多大）

2023-07-25 22:19:48

有網友諮詢：

石墨烯導熱很強，把它以某種方式加入添加到某些導熱不良的物質中，可以很大增強該類物質的導熱麼？非常感謝大家的回答，可能是我問題問的太模糊了。我是想知道如何才能把石墨烯加入到比如PE或者改性PE中，提高該類材料的導熱率。

回答如下：

題主的提問，我認為是個好問題！只不過能力有限，還沒有想到過題主說的PE或者改性PE材料做實驗。我們目前能做到的實驗還僅限於傳統導熱材料如：如Ag、Cu 和Al 等、金屬氧化物以及其他非金屬材料（如石墨、炭黑、AlN 等）。

大多數金屬材料的抗腐蝕性能差，需要採用合金和防腐塗層等技術提高金屬的抗腐蝕性能。雖然這樣可以提高金屬的抗腐蝕性能，但是也帶來極大的副作用，就是大大降低材料的導熱性能，因而限制了其在化工等各領域的應用。另外，這些材料價格偏貴，不利於大規模的市場應用，遂在實驗後逐次放棄。

有鑑於此，我們實驗對象落在目前最主流的鋁合金散熱材料上。鋁的導熱係數並不是很高（237W/mK），金和銀的導熱性能較高，但是價格太高，銅的導熱係數次之（398W/mK）。這幾個當中，鋁的導熱性能和價格是最低的，是比較理想的選擇。比較接近題主說的導熱不良的物質（僅限於作為比較的金、銀、銅、鋁這四種物質），因此，我們花費了不少精力和物力提升鋁合金製品的導熱性能，經過不懈的努力，最終製作出較為理想的石墨烯鋁製品的散熱片。

最終的實驗結果是：通過模擬測試數據對比，在同一測試條件下，石墨烯複合材料散熱器比鋁合金材料降溫多3-5度左右。

石墨烯鋁散熱片和鋁合金散熱片散熱效果對比

這個結果是相當令人滿意的。因為石墨烯鋁製品的量化生產後的成本是低於鋁合金製品，且能取得更高的散熱性能。同時具備重量更輕，易於製造，便於構型，具備抗EMI能力，可調整材料阻值，也更環保等優良特性。其中，最滿意的是較好地解決石墨材料在垂直導熱係數上的固有缺陷。

在解決石墨烯石墨片鋁的工業化生產後，我們進行了初期制樣。第一批樣品製作好以後，我們很高興地認為可以量化生產以降低生產成本，結果很快迎來問題，我們低估了石墨烯和鋁合金粉末的混合難度，混合均勻性出現紕漏。樣品雖然達到承受1.5M高拋強度測試，但是樣品可以用手較為輕易地掰開。這樣的產品肯定是不能用於市場流通。

這個就是被我掰壞的樣品

在經過多輪測試改進後，工藝得到提升，後續的樣品順利通過強度測試。說得直觀一點，第一批樣片，我們拿給客戶展示的時候，內心都是忐忑的，生怕客戶用手用力揉搓，出現掉渣斷裂的情況。改進後，可以用力地往地上摔了，再也不用擔心「缺鈣」。

這是改進後的石墨烯樣片，可以根據需要定製造型的

目前，已經有汽車行業的客戶打樣，主要是用於顯示屏的散熱模塊。有安防公司接洽，給攝像頭散熱模塊打樣，也已進入到樣品測試階段，等通過測試就可以批量生產。當然，這個產品不僅僅是這些行業可以採用，像是5G基站散熱模塊、伺服器散熱模塊、智能家居如掃地機器人、電瓶車行業的充電器散熱模塊、路由器散熱模塊等，都有廣闊的應用前景。

當然，目前能想到的應用場景就這麼多，後續要是有別的客戶洽談，估計還能碰撞出新的思想火花，滲透到更多的生活場景中。整日埋頭在實驗室搞研究和改進，和生活比較脫節！這一點不太好，整天想著出去走走見見世面，但就像《海上鋼琴師》裡面的1900一樣，最終沒有邁出那一步，走出Virginian號豪華郵輪。希望這個項目穩定後，我可以走出實驗廠房，到處騎行，用相機拍下各處不同的風情。

現在什麼石墨烯電池，什麼石墨烯保暖衣，什麼石墨烯內褲，什麼石墨烯取暖器都不斷湧出了，看來這個行業前景有點向好！希望同行們多交流交流，把產業做大做強！共同進步。有批評指正，還望不吝指教。