中科院上海微系统所联合宁波大学团队突破石墨膜导热极限

近日，中国科学院上海微系统与信息技术研究所丁古巧、何朋团队与宁波大学王刚团队在材料科学领域取得重要进展，相关研究成果发表于国际权威期刊《Advanced Functional Materials》。研究团队创新性提出以芳纶膜为前驱体，结合高温石墨化工艺，成功制备出兼具低缺陷、大晶粒与高取向特性的双向高导热石墨膜，在厚度控制与导热性能之间实现关键平衡，为高性能热管理材料研发开辟了新路径。

传统石墨膜材料在追求高面内热导率时，往往面临厚度增加导致面外导热性能下降的矛盾。针对这一挑战，研究团队从材料结构设计出发，以芳纶膜为前驱体，通过精确调控高温石墨化工艺参数，实现了石墨膜晶体结构的定向优化。实验结果显示，该材料在厚度达到特定范围时，面内热导率显著提升，同时面外热导率突破传统材料的性能瓶颈，展现出优异的双向导热能力。


双向高导热石墨膜的导热性能及其在电子热管理中的应用

研究团队通过微观结构表征发现，芳纶膜前驱体在高温石墨化过程中形成了高度有序的层状结构，晶粒尺寸显著增大且缺陷密度大幅降低。这种结构特性使得热量在面内方向能够快速传递，而在面外方向也具备高效的热传导通道，从而在保证材料柔韧性与可加工性的同时，实现了导热性能的全面提升。

这一成果的突破性在于，团队通过材料设计与工艺创新的协同作用，成功解决了高导热石墨膜在厚度与性能之间的矛盾。相较于传统石墨膜材料，新型双向高导热石墨膜在保持轻薄特性的同时，面内热导率与面外热导率均达到国际领先水平，为电子器件、航空航天、新能源等领域的热管理需求提供了高性能解决方案。

研究团队表示，未来将进一步优化工艺参数，探索不同前驱体材料的应用潜力，并推动该材料在高性能散热模组、柔性电子器件等领域的产业化应用。此次研究不仅为石墨膜材料的性能提升提供了理论依据与技术支撑，也为新型热管理材料的开发提供了重要参考。