中科院山西煤化所在石墨烯柔性散熱體領(lǐng)域今年已取得兩項(xiàng)重大進(jìn)展。日前，該所系統(tǒng)研究了氧化石墨烯薄膜在炭化過程中的導(dǎo)熱性能演變機(jī)制，并獲得高性能熱還原氧化石墨烯薄膜。此前他們還與清華大學(xué)和中科院金屬研究所相關(guān)團(tuán)隊(duì)成功研制出高導(dǎo)熱石墨烯/碳纖維柔性復(fù)合薄膜。
將納米石墨烯宏觀組裝形成薄膜材料，同時(shí)保持其納米效應(yīng)是石墨烯規(guī)模化應(yīng)用的重要途徑。山西煤化所與相關(guān)單位通過自組裝技術(shù)，構(gòu)建結(jié)構(gòu)/功能一體化的碳/碳復(fù)合薄膜。這種全碳薄膜具有類似于鋼筋混凝土的多級結(jié)構(gòu)，其厚度在10~200μm之間可控，室溫面向熱導(dǎo)率高達(dá)977W/m˙K，拉伸強(qiáng)度超過15MPa。這項(xiàng)研究解決了石墨烯導(dǎo)熱應(yīng)用的難題，是石墨烯領(lǐng)域的一項(xiàng)突破。
以氧化石墨烯為前驅(qū)體很容易獲得薄膜材料，但這種材料需通過熱處理才能恢復(fù)其導(dǎo)熱/導(dǎo)電性能。山西煤化所的研究結(jié)果表明，1000℃是薄膜性能轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵點(diǎn)，薄膜的性能在該點(diǎn)發(fā)生質(zhì)變。這一發(fā)現(xiàn)不僅解決了石墨烯熱化學(xué)轉(zhuǎn)變的基礎(chǔ)科學(xué)問題，也為石墨烯導(dǎo)熱薄膜的規(guī)模化制備提供了依據(jù)。
石墨烯基薄膜可作為柔性面向散熱體材料，滿足LED照明、計(jì)算機(jī)、衛(wèi)星電路、激光武器、手持終端設(shè)備等高功率、高集成度系統(tǒng)的散熱需求。這些研究成果為結(jié)構(gòu)/功能一體化的碳/碳復(fù)合材料的設(shè)計(jì)提供了一個(gè)全新視角。
近年來，國內(nèi)高校和研究機(jī)構(gòu)進(jìn)行了石墨烯材料的研究工作，企業(yè)也開始推進(jìn)石墨烯負(fù)極材料的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。2011年11月，常州第六元素材料科技股份有限公司成立，將生產(chǎn)用于鋰電池負(fù)極材料的石墨烯。2012年4月，大連麗昌新材料有限公司建成了全自動石墨烯負(fù)極材料生產(chǎn)線，年產(chǎn)能達(dá)300噸。機(jī)構(gòu)預(yù)計(jì)，隨著石墨烯技術(shù)的突飛猛進(jìn)，石墨烯的特性將提升鋰電池的能量密度，進(jìn)而解決電動汽車的續(xù)航里程問題。
