【上海交大】石墨烯散热涂料，传导对流+热辐射 散热升级

石墨烯简介 

石墨烯被称为“新材料之王”, 是由单层或少数几层碳原子组成的二维碳材料。是目前发现的最薄、机械强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料, 其发现者由此获得了2010 年诺贝尔物理奖。 

石墨烯的具有如下革命性特性： 

1.独特的二维片层结构； 

2.优异的导电、导热性能； 

3.出色的物理和化学稳定性； 

4.具有优异的红外辐射性能； 

5.在基体材料中能高效搭建导热网络。

石墨烯的散热原理 

热量的传递方式有以下几种（如图一）：

图一

 

石墨烯具有非常好的热传导性能。纯的无缺陷的单层石墨烯的导热系数高达 5300W/mK，是为止导热系数最高的碳材料，高于单壁碳纳米管（3500W/mK）和多壁碳纳米管（3000W/mK）。当它作为载体时，导热系数也可达 600W/mK。 此外，石墨烯的弹道 热导率可以使单位圆周和长度的碳纳米管的弹道热导率的下限下移。 当热量传导至石墨烯上时，热量激发石墨烯晶格震动，从而将热量转化为大量的远红外线，原理如下图所示：

金属表面的热辐射系数普遍较低，因此金属表面的热辐射效应在整个热交换过程中的作用几乎忽略不计，但如果在金属表面喷涂一层石墨烯热辐射涂料，则会带来质的飞跃。常用金属材料热辐射系数如下图所示：

 石墨烯材料与金属材料热辐射系数比较：

 石墨烯散热涂料-参数介绍 

1. 石墨烯水性分散技术：将高质量石墨烯分散在水性树脂中制备而成； 

2. 高红外发射率：红外发热率高达 0.95-0.98；

3. 性能优异：辐射降温 10-20%，辐射效能提升 70-80% ； 

4. 涂层机械性能好：附着力 0 级（ISO等级，最高等级的附着力），抗冷热冲击 ； 

5. 耐温性佳：可耐受 450℃长期使用环境； 

6. 施工方式多样：适用喷涂工艺，也可刮涂、滚涂等 ；

7. 可选底材丰富：常见金属、陶瓷、塑料基材均可施工 

总结：通过在物体表面喷涂石墨烯热辐射涂料，可以将原有依赖传导对流的热传递方式升级 为传导对流+热辐射，大大提升散热效果。

石墨烯散热涂料应用实例

一、暖气片 

测试方法： 

1、在处于密闭空间的暖气片上涂上石墨烯散热涂料； 

2、距暖气片 1m、2m 处各取一测温点； 

3、通电加热暖气片到 45℃； 

4、观测测温点温度。

二、散热片 

测试方法： 

1、选取两片同规格铝板； 

2、其中一片喷涂石墨烯散热涂料； 

3、设定不同加热功率，测量铝板温度。

三、 电子产品