石墨烯散热涂料
来源:morion日期:2021-09-14 浏览:58次

石墨烯


石墨烯(Graphene)是一种碳原子以sp²杂化连接紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的新材料。被认为是富勒烯、碳纳米管和石墨等碳材料的基本构成单元。与其他碳材料相比,石墨烯具有完美的大π共轭体系和最薄的单层原子厚度的结构,这使得石墨烯在光学、电学、热学、力学上表现出优异和独特的性质,包括高导电性(电子迁移率高达2×105 cm2/(V·s))、高强度(杨氏模量达1 TPa)、高热导率(5300W/(m·K))、极高的表面积(2630 m2/g)、优异的热稳定性、强疏水性等特性,使其在功能涂层材料领域具有良好的应用前景。



散热涂料


 散热涂料是一种提高物体表面的散热效率,降低体系温度的特种涂料。散热涂料能够以辐射散热方式将热量散发出去,降低物体表面温度。散热涂料在起到辐射降温的同时,也有很好的自洁性、防腐性、防水性、防火性、绝缘性、抗酸碱、施工方便的特点。因此,散热涂料可广泛应用于基板散热、管道散热的外涂覆。



石墨烯散热涂料


伴随着电子电路和通信技术的发展,电子器件、高性能芯片不断朝小型化、轻量化、高效化方向发展。器件的体积逐渐缩小,散热不良产生的高温不仅导致设备运行不稳,使用寿命缩短,甚至使某些部件烧毁。因此,散热问题是限制轻量化高性能器件发展的一个瓶颈。当前市场主要以翅片散热解决电子元件散热问题,但是翅片散热器受体积、质量的限制,散热效率有限,也难以满足大功率电子元件的散热要求。


热管理是电子产品组件的核心构成,并且随着组装密度和集成度的持续提升而越来越受到重视。散热下游应用领域众多,包括消费类电子、汽车、基站、服务器和数据中心等, 市场空间在千亿级别。根据前瞻产业研究院预估,2018年~2023年散热产业年复合增长率达 8%,市场规模有望从 2018 年的 1497亿元增长到2023 年的 2199 亿元。


手机散热约占散热行业总规模的7%,2018 年约为 100 亿元。虽然占比低,但是未来受益于5G 智能终端持续升级的驱动,手机散热市场有望保持高增长,2018~2022年年平均复合增长率有望达 26%。此外,5G 商用基站大规模建设也有望驱动半固态压铸壳体和吹胀板散热市场空间的扩大。而从长期发展趋势来看,5G带来的网络流量的增加,服务器散热市场也将持续扩大。


针对散热问题的严峻性,研究人员将散热涂料应用于电子领域,来解决散热问题。一般的散热涂料是以聚合物作为基材,再加入一些导热性能好的金属填料,主要包括传统的金、铜、铝,以及一些导热系数较高的非金属填料如氮化铝、氮化硅、氧化铝、氧化镁等。


而石墨烯由于具有极高的导热系数和较强的辐射率,导热系数可达5300 W/m·K,辐射系数在0.95以上,因此,以石墨烯为原料制备的石墨烯散热涂料涂刷在基材表面后能大幅提升基材表面的热辐射系数(达0.9以上),大大提升物体表面的热交换效率。同时,石墨烯散热涂层可以以红外辐射的形式快速带走基材表面的热量,提高热交换效果,降低物体表面及内部温度。


石墨烯散热涂料除了具有优异的辐射散热性能之外,还具有优异的附着力、良好的耐候性和耐盐雾性、极好的耐温性、丰富的使用场景等特点,可广泛应用于大功率LED散热器、CPU散热器、工业设备散热、汽车零部件散热等领域。


墨睿科技研发团队自主研发的石墨烯散热涂料是一款散热优异的材料。因填料石墨烯具有良好的导热、防腐和机械性能,我司可根据涂料具体的应用场景和使用需要进行配方的调整与优化,从而使其在各类涂料中最大限度地提升其散热、防腐及耐磨等优异性能。石墨烯材料本身无毒无害,可减少或替代传统涂料中无机填料的使用,增强散热效果、降低成本。石墨烯散热涂料适用于喷涂在镁合金、铝合金散热器上,以提升散热器的散热效果。



石墨烯散热涂料



石墨烯散热涂料涂层



散热效果图


石墨烯散热涂料技术指标



石墨烯散热涂料终端应用实例


应用终端——石墨烯涂层散热器:降低空调控制器芯片温度的散热器


 散热器包括铝制散热鳍片和石墨烯涂料层,石墨烯涂料层附着在散热鳍片的外表面;带有石墨烯散热涂料涂层的散热鳍片固定在发热源上,热源将热传到鳍片上,随后经过散热涂料进行辐射。石墨烯涂料层增加了整个散热器的表面发射率,从而增加散热效率,使空调控制器芯片的温度降低速度得到很好的改善,不仅能够增加芯片的使用寿命,还可以提高空调整机的可靠性,减小散热器的尺寸,优化结构设计,降低散热器的生产成本。