近日，上海大學(xué)教授、中瑞微系統(tǒng)集成技術(shù)中心主任劉建影團(tuán)隊(duì)開發(fā)出一種石墨烯功能化的方法，該方法能有效提高石墨烯散熱片的散熱效率。相關(guān)成果已在線發(fā)表于《自然—通訊》。

電子和光子器件的散熱問題是影響電子技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展的瓶頸之一。劉建影團(tuán)隊(duì)研究發(fā)現(xiàn)，和沒有功能化的石墨烯相比，功能化后的石墨烯基薄膜散熱效率提高了至少76%。散熱效率的提高要?dú)w結(jié)于功能化導(dǎo)致了界面熱阻急劇降低。

同時(shí)，該團(tuán)隊(duì)和其他合作伙伴一起利用分子動(dòng)力學(xué)模擬和第一性原理計(jì)算進(jìn)一步揭示了其原理，研究表明功能化限制了橫向低頻聲子的縱向散射，通過延長彎曲聲子的壽命從而加強(qiáng)了石墨烯基薄膜的橫向熱導(dǎo)率。

這些結(jié)果為在基板上的石墨烯基薄膜功能化，從而為電子與電力系統(tǒng)熱管理解決方案提供了直接和明確的證據(jù)。劉建影說：“總之，我們認(rèn)為我們找到了一把提高石墨烯基薄膜散熱效率的金鑰匙，我們的工作開辟了大規(guī)模應(yīng)用石墨烯基薄膜散熱的新途徑。”

在此項(xiàng)研究中，該團(tuán)隊(duì)研究了不同的功能化分子，這些分子在石墨烯和二氧化硅基板之間形成了共價(jià)鍵。他們采用了先進(jìn)的脈沖光熱反射技術(shù)，測得功能化后，功能化層兩側(cè)的界面熱阻分別減小了76% 和65%。他們的研究也是該領(lǐng)域第一次比較系統(tǒng)和全面的研究。

該項(xiàng)研究的主要合作單位為法國中央納米研究院、瑞典查爾姆斯理工大學(xué)和斯馬特高科技有限公司、英國蘭卡斯特大學(xué)、美國明尼蘇達(dá)大學(xué)、德國馬普高分子研究所、芬蘭阿爾托大學(xué)和俄羅斯科學(xué)院等。