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石墨烯导热纸的研究进展综述

石墨烯导热纸的研究进展综述

石墨烯作为一种由单层碳原子组成的二维材料,因其优异的导热性能而备受关注。近年来,石墨烯导热纸作为其重要应用形式之一,在热管理领域展现出巨大潜力。本文综述了石墨烯导热纸的研究进展,主要涵盖制备方法、导热性能优化及应用前景。

在制备方法方面,石墨烯导热纸主要通过溶液处理法、化学气相沉积法和自组装法制备。溶液处理法是通过将氧化石墨烯分散液过滤成膜,再经还原处理获得石墨烯纸,这种方法成本较低且易于规模化,但导热性能受缺陷影响。化学气相沉积法可制备高质量石墨烯薄膜,通过层层堆叠形成导热纸,导热性能优异,但成本较高。自组装法则利用石墨烯片在界面上的有序排列,形成致密结构,有助于提升导热效率。

导热性能优化是研究的重点。石墨烯导热纸的导热性能受片层尺寸、取向度、界面接触和缺陷密度等因素影响。通过引入退火处理、压力辅助成型或掺杂其他材料(如碳纳米管或金属颗粒),可以显著提高面内导热系数,目前已报道的最高值超过1000 W/m·K。研究人员还探索了多层结构设计和界面工程,以减少声子散射,进一步提升热导率。

在应用方面,石墨烯导热纸因其轻质、柔性和高导热性,在电子器件散热、柔性热界面材料和能源存储系统中具有广泛前景。例如,在智能手机和笔记本电脑中,石墨烯导热纸可用于高效散热,延长设备寿命;在柔性电子中,它可作为热管理层,确保器件稳定性;在锂离子电池和超级电容器中,石墨烯导热纸能改善热分布,提高安全性和效率。

尽管石墨烯导热纸研究取得显著进展,但仍面临挑战,如大规模制备的成本控制、长期稳定性的提升以及环境友好性改进。未来,通过多学科交叉创新,石墨烯导热纸有望在高端热管理领域实现更广泛应用。石墨烯导热纸作为新型导热材料,其研究进展为热管理技术提供了新方向,值得持续关注。

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更新时间:2025-11-29 18:51:58

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