康飛宇教授團隊十幾年研究成果的總結：《低維碳基導熱材料》

隨著我國電子產業的快速發展，對快速散熱需求激增，散熱 不良將導致電子元器件的可靠性大打折扣。納米科學和技術的發展使材料的有序化結構設計和功能導向組裝成為可能，從而有助于制備出具有高導熱能力的熱界面材料，提高芯片及電子元器件運行可靠性。以納米碳基材料為代表的高導熱材料，具有熱導率高、加工性能良好、成本可控等特點，被廣泛地應用于各種芯片和電子元器件的均熱散熱。但是，傳統的碳材料在應用中，由于結構單一、各向異性、無序且不絕緣等性能局限，難以解決高功率、高性能電子器件的散熱難題，從而限制了電子產品的效率和壽命。要實現新型電子產品的散熱突破，必須在材料構建和應用時解決以下共性問題：①優化碳納米結構，解決導熱差的問題；②解決界面可控調制、導熱網絡構建與各向異性問題；③解決器件集成化過程中材料復合化和功能協同問題。

為了解決以上共性問題，清華大學康飛宇教授團隊與合作者提出了“低維碳基導熱材料”的設計、制備、多功能構建的總體思想，并且探究其在芯片、大功率LED、電動車電源熱管理方面的應用。

超潔凈石墨烯薄膜的制備方法

智能手機中“熱界面材料 + 熱管/VC + 石墨膜”立體散熱方案

石墨膜在手機散熱均熱中的效果對比

導熱散熱碳材料是指一類具有高導熱性和良好散熱性能的碳基材料，包括柔性石墨膜、石墨烯膜、碳納米管等。這些材料因其優異的熱導率和輕量化特性，廣泛應用于電子器件、熱管理系統和高性能計算機中。20 世紀中期，科學家們發現石墨具有優異的導熱性能，隨著納米技術的發展，石墨烯和碳納米管等新型碳材料相繼被發現，并展現出更為優異的導熱特性。石墨烯的熱導率高達2000 W/(m·K)，比金屬銅高一個數量級。高性能智能手機需要高效散熱系統來維持穩定運行。在工業化應用中，制備石墨烯厚膜和柔性石墨薄膜是兩個重要的方向。其他低維材料如氮化硼膜、類金剛石膜由于具有高導熱性同時兼有電絕緣性，近年來也得到了發展與應用。

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低維碳基導熱材料購買

康飛宇等著

北京: 科學出版社, 2025. 5

(低維材料與器件叢書 / 成會明總主編)

ISBN 978-7-03-082345-8

《低維碳基導熱材料》基于作者多年在碳材料領域的科研工作，結合國內外的最新科研成果，力圖系統深入地介紹和分析低維碳基材料在熱管理領域的研究現狀和發展趨勢。

全書共分十章，內容涵蓋了熱模擬與測量，如低維材料傳熱性能測量、熱管理模擬；低維高導熱碳材料，如石墨烯、碳納米管、泡沫碳，人造金剛石薄膜，類金剛石碳膜；其他納米材料，如納米氧化物、碳化物與氮化物導熱材料；應用方面，如相變儲能材料及其應用、電子封裝與熱管理工程、碳基芯片界面傳熱材料與技術、消費電子產品熱管理技術等。

本書在撰寫過程中得到了國內外許多同行的支持和幫助，特別是作者所在實驗室的老師、博士后、博士生的幫助與配合。第2 章和第6 章由祝淵博士執筆，第3 章由孫波副教授執筆，第8 章由楊誠副教授執筆，第9 章由林正得研究員執筆，第10 章由杜鴻達副教授執筆，其余章節由康飛宇教授執筆。陳玉琴女士為全書的畫圖和校對做出了重要貢獻。在此，對大家的傾力相助表示衷心的感謝。

本書內容豐富、系統性強，適合材料學專業的高等院校師生作為科研學習資料和教學參考書，對從事熱管理設計、高導熱材料研發、熱管理工程應用方面的科研人員和相關企業的技術人員也具有重要的參考價值。

本文摘編自《低維碳基導熱材料》（康飛宇等著. 北京 : 科學出版社, 2025. 5）一書“前言”，有刪減修改，標題為編者所加。

(低維材料與器件叢書 / 成會明總主編)

ISBN 978-7-03-082345-8

責任編輯：翁靖一

本書為“低維材料與器件叢書”之一。低維材料，由于其自身的導熱性質及結構可控性，一直以來在熱管理方面得到了很好的應用。低維碳基材料具有優異的導熱性能，可以廣泛應用于芯片、電子元器件、電源系統、大功率發光二極管（LED）等散熱與管理。本書是基于作者及團隊在低維材料的導熱性能及其熱管理應用領域十幾年研究成果的總結，并對國內外該領域最新研究進展進行了綜述和系統分析，重點闡述了各種低維高導熱碳材料的制備與應用，并對其他納米碳材料在熱管理方面的應用進行了歸納與總結，最后探索了相變儲能材料及其應用、電子封裝與熱管理工程、碳基芯片界面傳熱材料與技術、消費電子產品熱管理技術等，對該領域的研發具有一定的學術價值。

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低維材料與器件叢書

（本文編輯：劉四旦）

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