近日，沐鸣師生在國際知名期刊Ceramics International（SCI一區Top,IF=5.532）上在線發表了題為“Flexible cellulose composite film incorporated by carbonnitride@graphene oxide prepared by a “compressed-aerogel” approach forefficient thermal management”的研究論文，該論文是以沐鸣平台碩士研究生劉毅丞為第一作者，沐鸣李一凡博士和於偉教授通力指導的結果。
圖文簡介
5G技術的快速發展需要對大數據進行高性能計算，高性能計算會產生高功耗和高熱通量，這對電子設備的有效散熱有著更高的要求🤰🏽。在現有的市場上石墨烯散熱膜最為常見，雖然石墨烯導熱能力出色，但是價格相對也比較昂貴🦕。因此我們需要發明一種成本低廉，散熱能力可以達標的一種產品🤸🏻♀️。在滿足上述條件之後，我們還考慮到環保問題，應該選擇綠色環保的基材，這樣整個產品就可以達到可降解☹️、可回收的目的🛵。
電子器件的熱管理可以在兩個方面得到改進：一🧑✈️🧝🏻♂️、散熱系統的優化🛗，二🈷️、高性能材料的設計。其中系統優化主要集中在結構、幾何參數和風道或流道設計這幾個方面🤾🏿，通常來說系統優化是十分復雜的。相比之下，材料設計更簡單易行，並可以在更多方面做改進。基於上述考慮😚，我們選擇從材料設計方面著手🧎🏻👱🏼♂️，聚合物材料是一種潛在的候選材料🧑🏿⚖️，但是其本身具有較低的本征導熱系數，因此我們將高導熱填料加入聚合物基體從而提高整體的熱導率。此外，復合材料的性能與加工工藝密切相關👩🏻🦰。因此選擇合適的聚合物、填料和製備策略對於製備高性能聚合物基熱管理材料至關重要🫷🏼。所以我們設計了一個方案——製備一種綠色，高導熱🫃🏿，電絕緣的熱界面材料應用於電子分裝方面。
本文通過合成了一種由氮化碳（C3N4）和氧化石墨烯（GO）組成的新型混合填料，並將其進一步引入纖維素基質中。其中C3N4和氧化石墨烯之間的橋接化學鍵降低了界面熱阻從而促進了傳熱。
圖1.CPAF的製備工藝原理圖
圖2.CPAF的微觀形貌表征
圖3.CPAF的微觀結構表征
圖4.CPAF的力學性能和電絕緣性表征
圖5.CPAF的熱物性測試
圖6.CPAF的散熱性能測試及模擬
小結
作者認為👨🦯，這項工作在開發具有高導熱，電絕緣🦴🎅，低成本這方面是一項新穎的工作。從理論上講☔️，這項工作不僅關註於提高纖維素基復合材料的導熱性💆🏽♂️，而且關註於纖維素基復合材料的界面傳熱。實驗表明🍗，所研製的復合材料在電子器件熱管理中具有較強的應用潛力。
（1） 製備了C3N4@GO混合化填料，保證了高導熱系數和低界面熱阻🪈。
（2） 實際LED照明的熱管理和手機散熱試驗表明，該復合材料具有良好的散熱能力。
文章鏈接：https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2023.01.131