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中國制造新型石墨烯膜材料,手機能做成手鐲模樣

發布時間:2017-06-07 17:17內容來源:終極CGFinal 點擊:

中國制造新型石墨烯膜材料,手機能做成手鐲模樣

昨天下午(6月5日下午),錢報終極CGFinal在浙江大學高分子系的實驗室里,見到了這一神秘材料:它的導熱率最高達到2053W/mK(瓦/每米每度)——可以媲美目前世界上導熱最有優勢的材料金剛石,創造了世界上宏觀材料導熱率的新紀錄;同時還具有超柔性,可被反復折疊6000次,承受彎曲十萬次。

這就是浙江大學高分子系高超教授團隊制造出的一種新型材料“石墨烯膜”材料,它解決了宏觀材料高導熱和高柔性不能兼顧的世界性難題。

在新一期《先進材料》(《Advanced Materials》,材料科學領域的國際領先學術雜志之一)上,高教授團隊發表了相關的論文,這種新材料,有望在新一代柔性電子器件、航空航天等領域獲得重要應用。

要不冷酷到底 要不脆弱不堪

大多數的電子器件,有“直男”的性格:導熱能力強,但不夠柔韌。比如有些無機陶瓷晶體材料,導熱率非常高,但卻脆弱得很。好像男人長得高帥,但太大男子主義,一言不合就崩掉;

再比如金屬材料,雖然具有好的延展性,但其導熱率最高值約為429W/mK。這種材料如果是“男子”,男友力高,吵架會讓著你,但是不高冷。

直到英國曼徹斯特大學Andre Geim和Konstantin Novoselov兩位教授發現了溫柔與高冷兼得的石墨烯,才解決了這個問題,他們兩位因此獲得2010年諾貝爾物理學獎。

人們發現了“理想男友”,石墨烯這種碳材料,為解決“兼顧導熱性與柔韌性”,提供了理論上的可能。

但遺憾的是,目前已報道的粉體型石墨烯,片小、缺陷多。用它們組裝而成的宏觀材料,導熱率和柔韌性都欠佳,還比不上已經商業化的石墨膜。

石墨膜是什么?它就用在你的手機背板上。它的散熱性基本能夠承受住手機高功率工作,頂多是在打游戲時候有點發燙;一般的石墨膜在柔韌性上,還能和塑料拼一拼——彎一彎沒問題,但折疊幾次,就會斷掉。

到底牛在哪里 和石墨膜PK一下

不過,作為一支潛力股,石墨烯當然不會被輕易放棄,這從石墨烯概念股受到市場關注就可見一斑。

2013年,高超團隊制備出世界上最輕固態材料碳海綿。報道問世當天,石墨烯相關的內地股票全線飄紅。

而這一次,高超團隊創造性地提出了“大片微褶皺”的新思路,制備出石墨烯膜——把大片石墨烯交錯壘疊起來,制作成宏觀石墨烯膜,可實現高導熱率;然后給石墨烯膜加入微褶皺結構,使材料在拉伸彎折時有足夠的拉伸空間,就可確保高柔性。

昨天,在浙大的實驗室里,錢報終極CGFinal第一次近距離看到了石墨烯膜,顏色跟海苔差不多,柔軟得像布料。

效果怎樣?高超團隊買了一只目前市場上號稱背板散熱膜最先進的手機。用手機背后的石墨膜,和他們制備的石墨烯膜進行了比對測試:

先比導熱性。同樣是玩游戲《王者榮耀》,通過石墨膜散熱的那只手機,測量到背板CPU處的溫度大概是39℃。而換成用上石墨烯膜的手機,背板溫度33℃。

雖然只有6℃的差值,但一般來講,手機體溫提高8-10℃,“發高燒”的頻率越高,報廢期限就來得越快。而電子產品失效率,50%以上是由于高溫。

再比柔韌性。目前最牛的石墨膜材料,可以在同一個地方正反方向共折疊6次。而高超團隊的石墨烯膜,可以耐受10萬余次的彎曲,同時不影響其導熱導電性能。更神奇的是,在反復折疊6000次后,這張石墨烯膜仍沒有斷裂。

將來,人類的事業仍然關乎腳踏實地的地球生活和仰望星空的探索事業。

可以想象一下,如果要手機像手鐲一樣隨意彎扣在手腕上,至少作為導熱用的石墨烯膜已經攻克了這一難題。

更高端的應用,還可以體現在探索宇宙奧妙上,飛出外太空的航天器,還面臨節省材料、減少重量,面朝、背對太陽產生巨大溫差等問題,有一種可以屈伸又高導熱性的材料,可以一并解決這些問題。

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