5g材料哪里产（谁是最佳散热材料）

石墨散热膜_产品特性

石墨散热膜是一种非常薄的GTS，综合性质的热传导材料，也称为热传导石墨膜、热传导石墨片、石墨散热片等，为电子产品的薄型发展提供了可能性。散热石墨膜具有良好的再加工性，可根据用途与PET等其他膜类材料复合或涂胶，该材料具有弹性，可裁剪冲压成任意形状，石墨散热膜厂家介绍可多次弯曲的点热源适用于将点热源转换为面热源的快速导热，具有较高的导热性能除传统方法外，散热石墨膜是提供散热管理/在有限区域内功率设备散热或提供辅助功率设备散热的理想材料。

1.石墨散热膜优良的导热系数：700-1300w/(m-k)(相当于铜的2~3倍，铝的3~5倍)

2.比重：0.85-1.9g/cm3（密度相当于铜的1/4到1/10，铝的1/1.3到1/3）

3.柔软易切（可反复弯曲）

4.低热阻。

什么是导热石墨片？

导热石墨片是一种新型的导热散热材料，是一种沿两个方向均匀导热、屏蔽热源和元件的材料，同时提高了消费类电子产品的性能。随着电子产品的升级，对加速、小型化、高集成度和高性能的电子设备的散热管理提出了越来越高的要求。

这种新型天然石墨具有散热效率高、占用空间小、重量轻等优点，颜色一般为黑色，经过精细加工后的天然石墨，在水平方向的导热系数高达1500 W/M-K，常用于集成电路、CPU、MOS、LED、散热片、液晶电视、笔记本电脑、通讯设备、无线开关、DVD、手持设备等。

导热石墨片的分类

石墨片分为天然石墨片和人造石墨片！

天然石墨散热膜具有导热系数高、施工方便、柔韧性好、无气液渗透性、石墨片不老化、不脆化等特点，适用于大多数化学介质，一般导热系数700~1200W/m.k。天然石墨片的缺点是它不能太薄，通常成品最薄的达到0.1mm厚度，所以天然石墨的市场份额越来越低。同时，由于天然石墨本身的结构因素，天然石墨的散热效果相对较弱。

人造石墨可制得很薄，散热效果很好，导热系数为1000×1500 W/m.K，主要体现在热耗散速度快，但人工石墨价格偏高。在手机市场上，对质量的追求也越来越高，合成石墨片也受到青睐。

石墨片散热原理：

典型的热管理系统由外部冷却装置、散热器和热段组成，以智能

手机产品为例：

1.热通过导热石墨片的平面迅速传递到壳体和框架中。

2.增强了导热石墨片表面的红外辐射效应。

3.导热石墨片扩大了平面散热面积，迅速散失了热点。

经过大致的介绍相信大家已经对模切材料——导热石墨片已经有了相关的理解了，但是这种材料是怎么加工的呢？既然是模切材料一般都是通过模切机加工的，优质的模切机在模切加工中不仅可以省人力、物力还提高了生产效率，所以相关厂家在选择加工机器的时候一定要选择高质量的模切机。

我国导热领域起步较晚，由于高端产品技术仍垄断在欧美及日本等少数企业中，国内众多导热界面材料生产厂家仍以低端产品输出为主，销售额仅占市场总额10%左右。

传统手机散热材料以石墨片和导热凝胶等TIM 材料（导热界面材料）为主，石墨片存在导热系数相对较低、厚度相对较大等问题。

目前热管和VC（均热板）开始从电脑、服务器等领域渗透到智能手机终端，石墨烯材料也开始应用。相对而言，VC和石墨烯的导热系数高、厚度低，是性能更佳的散热材料。

石墨膜：散热方案的主流材料

主流散热材料，单手机用量为 3~6 片石墨是相较于铜和铝等金属更好的导热材料，主要原因在于石墨具有特殊的六角平面网状结构，可以将热量均匀地分布在二维平面并有效地转移。在水平方向上，石墨的导热系数为 300~1900W/（m〃K），而铜和铝的导热系数约为 200~400 W/（m〃K）。在垂直方向上，石墨的导热系数仅为 5~20W/（m〃K）。因此，石墨具备良好的水平导热、垂直阻热效果。同时，石墨的比热容与铝相当，约为铜的2倍，这意味着吸收同样的热量后，石墨温度升高仅为铜的一半。

此外，石墨密度仅为 0.7~2.1g/cm3，原低于铜的 8.96g/cm3 和铝的 2.7g/cm3， 因此可以做到轻量化，能够平滑粘附在任何平面和弯曲的表面。基于高导热系数、高比热容和低密度等性能优势，石墨自 2009 年开始批量应用于消费电子 产品，2011 年开始大规模应用于智能手机，目前已经取代传统金属，成为消费电子领域主流的散热材料。

理论上，石墨膜越薄，导热系数越高。早期石墨膜厚度主要介于 20~50µm 之间，其水平轴 的导热系数介于 300~1,500W/(m〃K)。随着技术改善，石墨膜的加工工艺更加成熟，目前最 薄可到 0.01mm，其水平轴的导热效率也高达 1,900W/(m〃K)。然而，石墨散热片并不是越薄越好，关键是要将功率器件和散热器之间的缝隙填满。因此，不同应用场景下使用的石墨散热膜各有不同。

主流的散热膜有天然石墨散热膜、人工合成石墨散热膜和纳米碳散热膜三种。

（1）天然石墨膜：完全由天然石墨制成，在真空条件下不会发生脱气现象，在400℃以上 的温度也可继续使用，最低能做到 0.1mm 左右，主要应用在数据中心、基站和充电站等。

（2）人工石墨散热膜：由聚酰亚胺（PI 膜）经过碳化和石墨化制成，是当前最薄的散热膜材料，最薄可做到 0.01mm，广泛应用于手机、电脑等智能终端产品。

（3）纳米碳散热膜：由纳米碳（石墨同素异构体）制成，最薄可做到 0.03mm，散热功率可 高达 1000~6000。由于纳米碳散热膜加工工序简单，只需要开模和冲切，成本低售价也低。

智能手机中主要使用人工合成石墨膜，用量视手机性能和要求而定，大概在 3~6 片，使用到 的部件包括镜头、CPU、OLED 显示屏、WiFi 天线、无线充和电池等。其中 CPU对散热的性能要求最高，其次是无线充，再次是镜头和电池，最后是显示屏和 WiFi 天线。目前，高导热石墨膜的价格约为 0.2~0.3 美金/片。初步估算，单机石墨膜价值量为 1~2 美金。未来， 随着智能手机更多创新型的电子化设计，单机石墨膜价值量有望进一步提升。

北京冬奥会给我们留下了美好的回忆，除了世界顶流冰墩墩、雪容融，还有十分亮眼的科技——石墨烯，发热围巾、手套、袜子、暖手宝等石墨烯产品在冬奥冰雪中散发科技温度。这还仅仅只是被称为“新材料之王”的石墨烯应用的冰山一角，石墨烯不仅能为冬奥保暖，还能给电子产品“退烧”。

冰墩墩石墨烯发热暖手宝

手机、笔电、平板以及智能穿戴等电子产品已成为我们生活中不可或缺的必需品，功能日益强大，高速处理器、高分辨率、大屏化、高像素拍摄等等，迭代更新的速度让其他科技产品望尘莫及。功能高度集成和轻薄化设计也使得电子产品的散热问题越发突出，新型高导热石墨烯散热膜开始大显身手。

图 石墨烯散热膜，来源：深圳烯材

石墨烯散热膜具有良好的传热性能和柔韧性优异、质轻等特点，作为新型高导热材料备受关注，自2018年首次被华为应用于Mate 20 X手机之后，逐渐被国内主要手机品牌所应用，特别是在旗舰机、游戏机上，还拓展应用到平板上，未来有望成为主流散热技术之一。

表 石墨烯在手机的应用案例

手机型号	发布年份	主要散热材料
华为Mate 20 X	2018年10月	石墨烯膜、VC
荣耀Magic2	2018年10月	石墨烯膜
努比亚红魔Mars	2018年11月	石墨烯膜、热管
小米10系列	2020年2月	石墨烯膜、VC、石墨片
华为P40系列	2020年3月	石墨烯膜、VC、石墨片、超薄热管、
Redmi K30 Pro	2020年3月	石墨烯膜、VC、石墨片
荣耀X10	2020年5月	石墨烯膜
努比亚红魔6R	2021年5月	石墨烯膜、VC、超导铜箔
荣耀50 Pro	2021年6月	石墨烯膜、VC、石墨
OnePlus Nord 2	2021年7月	石墨烯膜
小米MIX4	2021年8月	石墨烯膜、石墨烯均热板、石墨
荣耀Magic3	2021年8月	石墨烯膜、VC
华硕ROG游戏手机5s	2021年8月	石墨烯膜、VC
小米12X	2021年12月	石墨烯膜、VC、石墨
Redmi K50电竞版	2022年2月	石墨烯膜、VC、石墨、铜散热器、氮化硼
努比亚红魔7系列	2022年2月	复合石墨烯、VC、超导铜箔、风扇、高导热稀土
OPPO Find X5 Pro	2022年2月	石墨烯膜、VC、石墨片
努比亚Z40 Pro	2022年2月	石墨烯均温板、VC、石墨片、碳纤维导热片
联想拯救者Y90	2022年2月	石墨烯膜、VC、风扇
荣耀Magic4	2022年2月	石墨烯膜、VC
Redmi Note11E Pro	2022年3月	石墨烯膜、VC

仅从近期一个月内发布的新机来看，就已经有7款手机采用石墨烯散热方案，可见石墨烯散热势头强劲，小米和华为甚至还投资了石墨烯企业，可见其看重。石墨烯到底有何神奇之处，竟能如此受到青睐？今天我们就来了解一下。

1、什么是石墨烯

石墨烯，英文名：Graphene，是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型、呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料。

早在20世纪40年代就已经有研究者提出了石墨烯的概念，但仅为理论研究。直至2004年，英国曼彻斯特大学物理学家Andre Geim和Konstantin Novoselov通过机械剥离法，利用特殊胶带剥离高定向热解石墨首次获得了石墨烯，二人也因此获得了2010年诺贝尔物理学奖。

图 石墨烯均热片，来源：深圳烯材

1、石墨烯的导热机理

石墨烯导热主要通过晶格的振动，晶格（声子）通过晶体结构单元的相互谐调制约和相互的声子振动来实现对外界的热量传导。石墨烯具有高热导率的原因，主要来源于碳原子间牢固的结合力、高度有序的排列组合和微晶尺寸比较大的晶格排列。

图 石墨烯散热膜的导热机理，来源：武汉汉烯

石墨烯的热导率主要由石墨烯声子频率、声子自由程、声子作用过程等因素决定，不同状态下石墨烯的热导率有所差别。纯的无缺陷单层石墨烯热导率高达5300W/mK。

表 不同形态石墨烯材料的热导率

2、石墨烯的制备方法

发展至今，石墨烯的制备方法已经有多种，但石墨烯的合成仍然是石墨烯研究中最关键的问题。根据碳源物相及合成环境，石墨烯的制备方法可分为固相法、液相法、气相法。

1）固相法

• 机械剥离法

胶带机械剥离高定向热解石墨可以获得高质量石墨烯，该方法效率低且成本高。

• SiC外延法

在单晶SiC 上通过真空石墨化外延生长可获得石墨烯。产品质量高、层数可控，可制备大尺寸的石墨烯，但成本很高，且质量、晶粒尺寸都略逊于机械剥离法。

• 打开CNT

将碳纳米管（CNTs ）局部嵌入聚合物中，然后采用等离子刻蚀打开CNTs可得到石墨烯纳米条带（GNRs）。该方法可大量制备形貌规则、结构可控、带隙可调的GNRs。

2）液相法

• 氧化还原法

氧化还原法是一种常见的液相法制备石墨烯的方法，该方法成本低、产量高，但产物有缺陷。液相法制备的氧化石墨烯(grapheneoxide，GO)溶液在水中可完全分散从而获得几乎独立存在的GO层片的悬浮液。GO溶液可在多种表面上沉积成膜，激光还原和热探针还原可得到还原氧化石墨烯薄膜。

• 直接溶剂剥离法

将石墨分散在N-甲基吡咯烷酮、乙酰二甲胺、γ-丁内酯和1,3-二甲基-2-咪唑啉酮等溶剂中超声剥离可获得少层石墨烯。

• 单体组装

前驱体分子耦合为线性对位聚苯后通过脱氢环化可以获得原子级精度的GNRs。单体组装获得不同形貌的GNRs。

3）气相法

化学气相沉积(CVD)可以获得大面积单层、双层或多层石墨烯薄膜。以铜或镍为基底，反应温度在800~1000 ℃，经催化作用，碳原子沉积在基底表面，生成厚度可控的石墨烯。这种方法原材料选择灵活，但生产效率较低，生长过程和后续转移过程会在石墨烯中引入缺陷。

石墨烯散热膜

石墨烯散热膜是以石墨烯为原料，采用多层石墨烯堆叠而成的高定向导热膜，包含保护膜、单面胶、石墨烯膜、双面胶和离型膜等。

图源网络

1、石墨烯散热膜的优点

1）高导热系数，可达到1200~1800W/m·K，远大于传统的金属散热材料如铜、铝；

2）低热阻，热阻比铝低40%，比铜低20%。

3）重量轻，重量比铝轻 25%，比铜轻75%;

4）散热石墨烯膜表面可以与金属、塑胶、不干胶等其它材料组合，且根据实际形状需要可对石墨导热膜进行切割裁剪。

2、石墨烯散热膜的生产工艺

石墨烯散热膜以天然鳞状石墨为原料制备石墨烯浆料，经过涂布、烘干后送入高温炉进行碳化、石墨化处理，后经压延、模切最终获得。

图 石墨烯散热膜的主要生产工艺

目前国内石墨烯散热膜相关企业包括墨睿科技、深瑞墨烯、富烯科技、东莞鹏威、江苏宝烯、深圳烯材、中科悦达、深圳稀导、星途(常州)、中石科技、武汉汉烯、江苏斯迪克、安洁科技、宇航派蒙、道明光学、易成新能、平煤新型炭材等。

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