中國粉體網(wǎng)7月29日訊 山西煤化所系統(tǒng)研究了氧化石墨烯薄膜在炭化過程中的導熱性能演變機制，并獲得高性能熱還原氧化石墨烯薄膜，相關成果近日在線發(fā)表于《材料化學雜志》,。
石墨烯是二維sp2鍵和的單層碳原子晶體,，與三維材料不同，其低維結構可顯著削減晶界處聲子的邊界散射,，并賦予其特殊的聲子擴散模式,。研究表明，室溫下石墨烯的熱導率（K）已超越塊體石墨（2000 W/m·K）,、碳納米管（3000~3500 W/m·K）和鉆石等同素異形體的極限,，達到5300 W/m·K，遠超銀（429 W/m·K）和銅（401 W/m·K）等金屬材料,。優(yōu)異的導熱和力學性能使石墨烯在熱管理領域極具發(fā)展?jié)摿�,，但這些性能都是基于微觀的納米尺度，難以直接利用,。因此,，將納米的石墨烯宏觀組裝形成薄膜材料，同時保持其納米效應是石墨烯規(guī)�,；瘧玫闹匾緩�,。
一般來講，氧化石墨烯薄膜在退火后熱導率會提升,，但也變得脆而易碎,。但如果把一維的炭纖維作為結構增強體，把二維的石墨烯作為導熱功能單元,，通過自組裝技術,，就可構建結構/功能一體化的炭/炭復合薄膜。這種全炭薄膜具有類似于鋼筋混凝土的多級結構,，其厚度在10~200μm可控,，室溫面向熱導率高達977 W/m·K，拉伸強度超過15 MPa,。這項研究解決了石墨烯導熱應用的實際難題,，是山西煤化所在石墨烯領域的一項突破。
研究結果表明1000 ℃是薄膜性能扭轉的關鍵點,，薄膜的性能在該點發(fā)生質(zhì)變，面向熱導率由6.1 W/m·K迅速躍遷至862.5 W/m·K,，并在1200 ℃時提升到1043.5 W/m·K,。這一發(fā)現(xiàn)不僅解決了石墨烯熱化學轉變的基礎科學問題，也為石墨烯導熱薄膜的規(guī)�,；苽涮峁┝艘罁�(jù),。這些研究成果為結構/功能一體化的炭/炭復合材料的設計提供了一個全新視角。
該研究工作得到了國家自然科學青年基金、中科院知識創(chuàng)新工程前瞻項目,、山西省自然科學基金,、太原市科技局一流自主創(chuàng)新基地項目的資助。
石墨烯是二維sp2鍵和的單層碳原子晶體,，與三維材料不同，其低維結構可顯著削減晶界處聲子的邊界散射,，并賦予其特殊的聲子擴散模式,。研究表明，室溫下石墨烯的熱導率（K）已超越塊體石墨（2000 W/m·K）,、碳納米管（3000~3500 W/m·K）和鉆石等同素異形體的極限,，達到5300 W/m·K，遠超銀（429 W/m·K）和銅（401 W/m·K）等金屬材料,。優(yōu)異的導熱和力學性能使石墨烯在熱管理領域極具發(fā)展?jié)摿�,，但這些性能都是基于微觀的納米尺度，難以直接利用,。因此,，將納米的石墨烯宏觀組裝形成薄膜材料，同時保持其納米效應是石墨烯規(guī)�,；瘧玫闹匾緩�,。
一般來講，氧化石墨烯薄膜在退火后熱導率會提升,，但也變得脆而易碎,。但如果把一維的炭纖維作為結構增強體，把二維的石墨烯作為導熱功能單元,，通過自組裝技術,，就可構建結構/功能一體化的炭/炭復合薄膜。這種全炭薄膜具有類似于鋼筋混凝土的多級結構,，其厚度在10~200μm可控,，室溫面向熱導率高達977 W/m·K，拉伸強度超過15 MPa,。這項研究解決了石墨烯導熱應用的實際難題,，是山西煤化所在石墨烯領域的一項突破。
研究結果表明1000 ℃是薄膜性能扭轉的關鍵點,，薄膜的性能在該點發(fā)生質(zhì)變，面向熱導率由6.1 W/m·K迅速躍遷至862.5 W/m·K,，并在1200 ℃時提升到1043.5 W/m·K,。這一發(fā)現(xiàn)不僅解決了石墨烯熱化學轉變的基礎科學問題，也為石墨烯導熱薄膜的規(guī)�,；苽涮峁┝艘罁�(jù),。這些研究成果為結構/功能一體化的炭/炭復合材料的設計提供了一個全新視角。
該研究工作得到了國家自然科學青年基金、中科院知識創(chuàng)新工程前瞻項目,、山西省自然科學基金,、太原市科技局一流自主創(chuàng)新基地項目的資助。
