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  近日，浙江大學(xué)高分子系高超教授團(tuán)隊研發(fā)出一種高導(dǎo)熱超柔性石墨烯組裝膜，導(dǎo)熱率最高達(dá)到2053W/mK（瓦特/米開），接近理想單層石墨烯導(dǎo)熱率的40%，創(chuàng)造宏觀材料導(dǎo)熱率的新紀(jì)錄；同時該材料由微褶皺化大片石墨烯組裝而成，具有超柔性，可被反復(fù)折疊6000次，承受彎曲十萬次。

  這一最新成果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，有望在高效熱管理、新一代柔性電子器件及航空航天等領(lǐng)域獲得重要應(yīng)用。文章Ultrahigh Thermal Conductive yet Superflexible Graphene Films發(fā)表在《先進(jìn)材料》上。

  對宏觀材料來說，高導(dǎo)熱和高柔性正如蹺蹺板的兩極，不可兼得。如目前智能手機(jī)通常用作散熱膜的石墨膜，導(dǎo)熱性不錯，但很脆，至多只能承受3次反復(fù)折疊。而高超團(tuán)隊研發(fā)的新型石墨烯膜可反復(fù)折疊6000次，承受彎曲10萬多次，其導(dǎo)熱性也比石墨膜更理想。

  高超團(tuán)隊用巧妙的方法，破解了高導(dǎo)熱和高柔性“魚和熊掌不可兼得”的難題，其訣竅在于創(chuàng)造出大片原子層面的“微褶皺”�！熬拖裎覀冎戈P(guān)節(jié)在彎曲和舒張時皮膚上出現(xiàn)的褶皺一樣�！备叱淌谡f，將石墨烯交疊起來后加溫，石墨烯膜內(nèi)部就產(chǎn)生一個個微小的氣囊，隨后再施加壓力把微氣囊中的氣體排出，豐富密集的微褶皺就形成了。在宏觀層面，石墨烯膜的表明仍很光滑。

石墨烯膜產(chǎn)生微褶皺的過程

  微小的褶皺為材料在拉伸彎折時提供足夠的應(yīng)變空間，使高柔性成為可能，同時又不在宏觀上損害材料的高導(dǎo)熱性。這樣制備出來的石墨烯膜可以耐受反復(fù)折疊、打結(jié)、扭曲、被折成千紙鶴等復(fù)雜形變。將這種石墨烯膜替代現(xiàn)在市場上的商用石墨膜，應(yīng)用于手機(jī)散熱膜上，發(fā)現(xiàn)手機(jī)CPU處的溫度可以控制在33攝氏度以下，相對商用石墨膜降低6攝氏度。

玩游戲的時候手機(jī)會變得非常燙。圖中，（b）是手機(jī)處于待機(jī)狀態(tài)；（c）是使用現(xiàn)在市場上的散熱膜時，用手機(jī)玩了一陣游戲后的情況，可見最燙處溫度可達(dá)39度；（d）是同一部手機(jī)用新型石墨烯膜作為散熱膜的情況，溫度明顯下降。

  人們正在展望下一代可彎曲的電子產(chǎn)品，如可以折疊的智能手機(jī)和平板電腦，找到耐彎折的散熱材料就顯得非常重要。許多航天器同樣需要加工過程復(fù)雜的散熱部件。在這些領(lǐng)域，高超教授團(tuán)隊的新型石墨烯膜都有望發(fā)揮重要作用。

  論文鏈接：http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201700589/full

部分資料來源：中國科學(xué)報，浙江在線