隨著半導體制造技術的不斷進步和電子工業的不斷發展，電子設備的散熱問題日益受到關注，越來越多的導熱材料被應用于攜帶型裝置、電子設備和能源領域。高分子聚合物是經常用于電子設備制造和集成電路封裝的材料，但是高分子本身熱導率不高，一般低于0.5 W/m·K，不能滿足高功率電子裝備的應用需求。針對這一缺點，本征熱導率高的石墨烯已被廣泛利用作為納米填料與高分子共混，形成復合材料，以提高整體熱導率。然而，共混法制備的復合材料對于熱導率的提升效果十分有限，因此，在高分子基底中構建具有導熱連續網絡的三維石墨烯結構是解決這一問題的有效手段。
中國科學院寧波材料技術與工程研究所表面事業部功能碳素材料團隊開發了一種低成本、工藝簡單、且能大規模應用的石墨烯/高分子高導熱復合材料的制備方法，將高分子粉體表面均勻包裹上石墨烯納米片，再通過熱壓制備成復合材料。通過此工藝，石墨烯能在高分子基底中形成胞室狀的三維結構，其復合材料熱導率能達到一般熔融混合法產品的兩倍。這種方法適用于各類熱塑性聚合物，包含對聚乙烯、聚乙烯醇、聚偏氟乙烯等，在重量百分率10%的石墨烯添加量下，能將高分子聚合物的本征熱導率提高5–6倍。這一工作有助于推動石墨烯相關高分子導熱復合材料的制備及應用的發展。
目前，相關工作已被《材料化學雜志A》（Journal of Materials Chemistry A，DOI: 10.1039/c7ta00750g)接受。該研究工作獲得國家“青年千人計劃”和中科院“百人計劃”、國家自然科學基金(51573201)、浙江省公益技術應用研究計劃(2016C31026)以及3315創新團隊項目的資助。
石墨烯/熱塑性高分子導熱復合材料示意圖、實物圖及相關表征
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