不是发热就叫【热管理】，热管理大师的最爱——石墨烯

石墨烯在材料领域的应用是极富想象力的，甚至有新材料界的万金油之称。石墨烯在光学、电学、力学和热学都有“特异功能”，而本文将要讨论的则是石墨烯的热管理材料才能，热管理的主要目的就是将物体中的积聚热迅速传递出去以及为需要热的物体供应大量的热能，而这些需求石墨烯都拿捏的稳稳的。

备受地球人宠爱的石墨烯

完整的单层石墨烯的导热率为5300W/m·K，是现有材料中导热性能最好的材料。对于含缺陷和官能团的石墨烯粉体而言，随着制备方法的不同，其导热系数也会略有差别，导热率的分布范围为800-3500W/m·K，远高于铜、铝等金属材料（表1），具有将产品内部热量均匀分散、快速传导散发到空气环境、减少内部热量积聚的能力。

自2010年开始，各国争相在石墨烯领域进行研究，尤其在关于热性能、热管理方面，在Web of Sciences上的石墨烯导热、石墨烯散热、石墨烯电热、石墨烯热管理等文献信息到2020年为止文章发表数量逐年增加，对石墨烯热性能的研究也越来越深入，就发表文章的国家和地区而言，主要以中国发表的文章数量最多，其次为美国和韩国，均为国际科技程度发展较高的国家。

新应用方向：高效导热、散热

根据The Market for Thermal Management Technologies报告，热管理产品在全球市场的市值预估可由2015年的107亿美元成长至2021年的147亿美元，年复合成长率（CAGR）为5.6%，不仅显示热管理是一重要产业，也代表市场上对热管理产品的殷切需求。目前正在高速发展的新型微电子设备、光电转化设备和医疗设备的电子器件部分正向超大集成化发展，微小的温度增加会引起芯片的“热崩溃”，这对热管理效率提出了更高的要求，传统散热的方式可能没法满足这些高发热器件的需求。

石墨烯具有优异的热传导特性，且热辐射系数超过0.95，因此无论就导热、散热或热管理的角度来看，从电子元件、零组件到LED，石墨烯能提供符合设计需求的产品型态，可有效改善现行散热产品的效能。采用高散热效率的石墨烯材料可以解决金属因颗粒尺寸小的原因导致的晶界散热限制热载体自由程的问题，从而解决了超大规模集成电路散热难题。进而在超级计算机、卫星电路、5G时代手持终端设备等高功率高集成度系统的散热方面有广泛的应用。

传统手机散热材料以石墨片和导热凝胶等 TIM 材料为主,但是石墨片存在导热系数相对较低,TIM 材料存在厚度相对较大等问题｡在手机品牌商的推动下,热管和 VC(Vapor Chamber)均热板开始从电脑､服务器等领域渗透到智能手机终端,并且在石墨烯材料持续取得突破,也开始切入到消费电子散热应用｡相对而言,VC 和石墨烯的导热系数高,厚度薄,是散热材料的更优选择｡

2020 年 2 月份发布的小米 10 系列手机采用了 VC 均热板+石墨烯+6 层石墨的“三明治”散热系统,大大提升了整机散热能力;三星 Galaxy S20 Ultra采用 VC 均热板+石墨+高导碳纤维垫片的散热方案｡2020 年 3 月发布的华为P40 pro 手机采用 VC 均热板+3D 石墨烯的散热方案;VIVO NEX 3s､OPPOFind X2 采用 VC 均热板散热技术｡综合来看,现阶段传统手机散热方案难以单独满足5G 手机散热要求,以 VC 均热板为主､石墨及石墨烯等为辅的散热组合或成为主流散热方案｡

近年来，随着5G手机的普及，石墨烯散热膜对人工石墨散热膜的替代率已达到35%以上；早在2020年，宇航派蒙便组建了一支专业的技术团队，开始研发石墨烯散热膜。通过不懈的努力，现已打通所有工艺环节，研制出导热系数超过1000 W/mK的厚型石墨烯散热膜。目前产品正在中试验证中。如进展顺利，产品有望明年上半年推出市场。