解决石墨烯散热板功率提升散热效果增强的问题

需求的背景和应用场景

在当前高科技快速发展的时代，各类电子设备如智能手机、平板电脑、笔记本电脑以及高性能服务器等日益普及，并向着更高功率、更小体积的方向发展。然而，随着设备功率的提升，散热问题成为制约其性能进一步提升的关键因素之一。传统的散热材料，如铜、铝等金属散热片，已逐渐无法满足高密度、高功率电子设备的散热需求。石墨烯作为一种新型二维材料，因其具有极高的导热系数、优异的机械性能和良好的电学性能，被视为解决高热流密度散热问题的潜力材料。石墨烯散热板应运而生，但如何进一步提升其功率承受能力并增强散热效果，成为当前石墨烯散热技术领域的核心研究热点。该需求旨在通过产学研合作，突破石墨烯散热板的技术瓶颈，满足市场对高性能散热解决方案的迫切需求，特别是在5G通信、新能源汽车、航空航天等高技术领域具有广泛的应用前景。

要解决的关键技术问题

1. 石墨烯材料的优化制备：研究如何通过改进石墨烯的制备工艺，如化学气相沉积（CVD）、氧化还原法等，获得高质量、大面积、单层或多层可控的石墨烯材料，以提高其本征导热性能。
2. 散热结构设计：设计创新的石墨烯散热板结构，如三维多孔结构、层叠结构等，以有效利用石墨烯的高导热性，同时增加散热面积和散热路径，提升散热效率。
3. 界面热阻降低技术：研究石墨烯与散热基板（如硅、铜等）之间的界面热阻问题，开发有效的界面处理技术或涂层材料，降低界面热阻，确保热量能够高效地从热源传递到石墨烯散热板。
4. 功率适应性研究：分析不同功率条件下石墨烯散热板的散热性能变化规律，优化散热板的设计参数，使其能够在高功率密度下保持稳定的散热效果，避免过热导致的性能下降或安全隐患。

效果要求

• 显著提升散热性能：相比传统散热材料，石墨烯散热板需实现至少20%以上的散热效率提升，确保在高功率运行状态下设备温度得到有效控制。
• 增强功率承受能力：优化后的石墨烯散热板应能承受更高的功率密度，满足未来电子设备功率持续升级的需求。
• 提高可靠性和稳定性：确保石墨烯散热板在长期高负荷运行下的稳定性和可靠性，减少因散热不良导致的设备故障率。
• 创新性：通过技术创新，形成具有自主知识产权的石墨烯散热板解决方案，提升我国在高端散热材料领域的国际竞争力。
• 成本可控：在提升性能的同时，考虑生产成本的优化，使石墨烯散热板具备商业化应用的经济性，促进科技成果的快速转化和市场推广。