高导热碳纳米管/石墨烯复合薄膜材料研究取得突破

近期，我院孙宝忠教授与中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所共同指导的博士生胡东梅在柔性高导热碳纳米管/石墨烯复合薄膜研究方面取得突破。相关成果以”Stronggraphene-interlayeredcarbonnanotubefilmswithhighthermalconductivity”发表在国际碳材料注明学术期刊《Carbon》（Carbon118(2017)659-665）上。

近年来，电子器件的封装呈现出小型化的趋势，加之器件功率的不断增加，材料功率密度因而迅速增大，由此引发的高密度热量的扩散问题已经成为了限制电子器件进一步发展的主要瓶颈之一。在20世纪70年代科学家发现聚酰亚胺（PI）碳化而获得的高定向热解石墨（HOPG）有着较好的导热特性，是目前商业广泛应用的高导热材料，但其中石墨片层的大量无序化堆积使得材料的脆性增加，限制了其在柔性需求条件下热量传输的应用。

为此，研究人员将一维的碳纳米管与二维的石墨烯材料复合，碳纳米管作为支撑骨架，石墨烯尤如固体胶水一样将碳纳米管或者碳纳米管丝束连接在一起，形成兼具力学（强度、韧性）与热学（高导热）的高强柔性高导复合薄膜材料。

我们对可纺丝碳纳米管阵列拉膜获得单层半透明的碳纳米管薄膜（厚度在纳米级），通过卷绕法实现多层堆叠，在层与层之间，通过溶液雾化将薄层氧化石墨引入到碳管薄膜中，经过热压、高温处理（2800℃）得到碳纳米管/石墨烯复合薄膜。这种复合薄膜热导率高达1056W/mK，拉伸强度达1GPa，此外，这种复合薄膜具有优越的柔韧性能，可实现任意角度裁剪和弯折，在500次对折实验中，其结构未发生变化。因此，该研究可为热界面材料的设计及制备提供新的思路和方法。