這就是浙江大學(xué)高分子系高超教授團(tuán)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(dǎo)熱和高柔性不能兼顧的世界性難題。
在新一期《先進(jìn)材料》《Advanced Materials》,材料科學(xué)領(lǐng)域的國際領(lǐng)先學(xué)術(shù)雜志之一)上,高教授團(tuán)隊發(fā)表了相關(guān)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(lǐng)域獲得重要應(yīng)用。
要不冷酷到底
要不脆弱不堪
大多數(shù)的電子器件,有“直男”的性格:導(dǎo)熱能力強(qiáng),但不夠柔韌。比如有些無機(jī)陶瓷晶體材料,導(dǎo)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(dǎo)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(xué)Andre Geim和Konstantin Novoselov兩位教授發(fā)現(xiàn)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(xué)獎。
人們發(fā)現(xiàn)了“理想男友”,石墨烯這種碳材料,為解決“兼顧導(dǎo)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(dǎo)熱率和柔韌性都欠佳,還比不上已經(jīng)商業(yè)化的石墨膜。
石墨膜是什么?它就用在你的手機(jī)背板上。它的散熱性基本能夠承受住手機(jī)高功率工作,頂多是在打游戲時候有點發(fā)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(dāng)然不會被輕易放棄,這從石墨烯概念股受到市場關(guān)注就可見一斑。
2013年,高超團(tuán)隊制備出世界上最輕固態(tài)材料碳海綿。報道問世當(dāng)天,石墨烯相關(guān)的內(nèi)地股票全線飄紅。
而這一次,高超團(tuán)隊創(chuàng)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(xiàn)高導(dǎo)熱率;然后給石墨烯膜加入微褶皺結(jié)構(gòu),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,錢報記者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(tuán)隊買了一只目前市場上號稱背板散熱膜最先進(jìn)的手機(jī)。用手機(jī)背后的石墨膜,和他們制備的石墨烯膜進(jìn)行了比對測試:
先比導(dǎo)熱性。同樣是玩游戲《王者榮耀》,通過石墨膜散熱的那只手機(jī),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(jī),背板溫度33℃。
雖然只有6℃的差值,但一般來講,手機(jī)體溫提高8-10℃,“發(fā)高燒”的頻率越高,報廢期限就來得越快。而電子產(chǎn)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(tuán)隊的石墨烯膜,可以耐受10萬余次的彎曲,同時不影響其導(dǎo)熱導(dǎo)電性能。更神奇的是,在反復(fù)折疊6000次后,這張石墨烯膜仍沒有斷裂。
將來,人類的事業(yè)仍然關(guān)乎腳踏實地的地球生活和仰望星空的探索事業(yè)。
可以想象一下,如果要手機(jī)像手鐲一樣隨意彎扣在手腕上,至少作為導(dǎo)熱用的石墨烯膜已經(jīng)攻克了這一難題。
更高端的應(yīng)用,還可以體現(xiàn)在探索宇宙奧妙上,飛出外太空的航天器,還面臨節(jié)省材料、減少重量,面朝、背對太陽產(chǎn)生巨大溫差等問題,有一種可以屈伸又高導(dǎo)熱性的材料,可以一并解決這些問題。
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