碳基高導(dǎo)熱材料及其在航天器上的應(yīng)用

童葉龍，陶則超，李一凡，劉占軍，江利鋒，殷亞州

1. 北京空間飛行器總體設(shè)計(jì)部，北京 100094 2. 空間熱控技術(shù)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100094 3. 中國科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所，太原 030001

1 引言

碳基高導(dǎo)熱材料具有導(dǎo)熱系數(shù)高、性能穩(wěn)定(耐輻照、導(dǎo)熱性能隨外界環(huán)境的變化很小)、熱膨脹系數(shù)小、比重輕(只有金屬材料的20%～50%)等特性，是近年來最具發(fā)展前景的航天器熱管理材料之一。 本文討論的碳基高導(dǎo)熱材料主要為高導(dǎo)熱石墨擴(kuò)熱板、高導(dǎo)熱柔性石墨膜。

在航天器熱控系統(tǒng)中，高導(dǎo)熱材料主要用于為大功率元器件擴(kuò)熱與傳輸、設(shè)備均溫?cái)U(kuò)熱、結(jié)構(gòu)等溫化設(shè)計(jì)或作為機(jī)熱一體化結(jié)構(gòu)等。

針對高導(dǎo)熱石墨擴(kuò)熱板，國內(nèi)外學(xué)者開展了大量研究[1-2]。日本科學(xué)家Murakai等以高度取向的聚酰亞胺薄膜為原料，經(jīng)過裁切、層疊、壓制、炭化、石墨化制得了導(dǎo)熱系數(shù)高達(dá)1 000 W/m·K以上的石墨塊狀材料，但該材料在高溫處理過程中由于較大的體積收縮容易開裂，成品率極低，且尺寸的放大仍存在很大難度[3]。中科院山西煤炭化學(xué)研究所采用熱壓工藝制備了尺寸為Φ200 mm×3 mm的塊狀石墨材料，其導(dǎo)熱系數(shù)達(dá)到600 W/(m·K)，但抗壓強(qiáng)度較小，表面易掉黑，限制了工程應(yīng)用。

針對高導(dǎo)熱柔性石墨膜的研發(fā)，目前主要采用兩條工藝路線，一是以雙向牽伸的聚酰亞胺薄膜為原料，通過裁切、碳化、石墨化制得了高導(dǎo)熱柔性石墨薄膜；二是以天然鱗片石墨為原料，通過化學(xué)氧化法或電化學(xué)法，制備出石墨層間化合物，后經(jīng)高溫?zé)崽幚碇频眯螒B(tài)似蠕蟲或雪花狀的具有自粘結(jié)性能的膨脹石墨，經(jīng)壓延制得厚度可控的柔性石墨薄膜。

早在上世紀(jì)90年代，日本就研發(fā)出聚酰亞胺基高導(dǎo)熱石墨薄膜，其熱導(dǎo)率高達(dá)1 000 W/(m·K)以上，但其厚度較薄(50 μm以下)，拉伸強(qiáng)度也較低，導(dǎo)致在實(shí)際應(yīng)用中傳熱通量有限且容易斷裂。美國GrafTech公司則以天然鱗片石墨為原料，研制出導(dǎo)熱率為300～600 W/(m·K)多個牌號的柔性石墨薄膜材料，其厚度也相對較厚(0.1～0.5 mm)，但該材料柔韌性差，尺寸僅為150 mm×150 mm，抗拉強(qiáng)度不足10 MPa，使用過程中極易斷裂。

在國內(nèi)，山西煤化所制備了厚度在0.15 mm、導(dǎo)熱率達(dá)400 W/(m·K)以上的薄膜材料，同時攻克了材料表面納米涂層技術(shù)，解決了“掉黑”問題，但其柔韌性差，抗拉強(qiáng)度約6 MPa，使用過程中易斷裂，同時厚度較薄，傳熱量有限。

綜上所述，高導(dǎo)熱石墨擴(kuò)熱板具有良好的熱性能，但其抗壓強(qiáng)度小、表面易掉黑等問題亟待解決；而高導(dǎo)熱柔性石墨膜存在柔韌性差、尺寸小、厚度薄、傳熱量小等應(yīng)用痛點(diǎn)，限制了工程應(yīng)用。

本文針對航天器熱控技術(shù)對高導(dǎo)熱材料的需求及現(xiàn)有高導(dǎo)熱材料不足，推動開發(fā)了高導(dǎo)熱石墨擴(kuò)熱板及亞毫米級厚度的高導(dǎo)熱柔性石墨膜，并開展了在航天器上的應(yīng)用研究，給出了發(fā)展方向。

2 高導(dǎo)熱材料在航天器上的需求分析

2.1 需求分析

近年來，隨著星載電子產(chǎn)品集成度的提高，電子元器件尺寸越來越小、熱流密度越來越高，可供散熱用的空間狹小、熱流分布不均勻且熱流密度過高等熱控問題日益凸現(xiàn)，因此需要性能更好的導(dǎo)熱材料。統(tǒng)計(jì)表明，星載元器件及PCB級的熱流密度趨勢從2010年到2018年增長了10倍以上，以某星載固態(tài)存儲器為例，其單板熱耗由7～8 W增加至80～100 W，其中單個FPGA發(fā)熱量由2～3 W增加至20～25 W。如何將大功率元器件所產(chǎn)生的熱量快速傳至設(shè)備外殼，并最終排散至冷空間將是大功率設(shè)備熱管理的主要問題[4-5]。

遙感衛(wèi)星，特別是立體測繪衛(wèi)星，對圖像質(zhì)量、定位精度等指標(biāo)要求越來越高，對承載多臺光學(xué)載荷的安裝結(jié)構(gòu)及大型光學(xué)系統(tǒng)光機(jī)結(jié)構(gòu)的在軌熱穩(wěn)定性要求也越來越嚴(yán)格[6-9]。因此，如何保證光學(xué)系統(tǒng)及高穩(wěn)定載荷安裝結(jié)構(gòu)的溫度均勻性和穩(wěn)定性是未來高性能遙感衛(wèi)星面臨的重要技術(shù)問題。

為保證高穩(wěn)定結(jié)構(gòu)尺寸穩(wěn)定性，常采用碳纖維復(fù)合材料、鈦合金等熱膨脹系數(shù)較小的材料，但其導(dǎo)熱系數(shù)均較低，熱控設(shè)計(jì)需通過柔性高導(dǎo)熱材料提高其等效導(dǎo)熱能力。

粘貼柔性高導(dǎo)熱材料后結(jié)構(gòu)等效導(dǎo)熱系數(shù)λeff，可近似為柔性高導(dǎo)熱材料與結(jié)構(gòu)自身并聯(lián)[10]，由并聯(lián)熱阻關(guān)系式可得：

式中:λ1為結(jié)構(gòu)自身導(dǎo)熱系數(shù)；A1為結(jié)構(gòu)自身導(dǎo)熱截面積；λ2為柔性高導(dǎo)熱材料導(dǎo)熱系數(shù)；A2為結(jié)構(gòu)自身導(dǎo)熱截面積。因此，導(dǎo)熱材料應(yīng)具備柔韌性好、不掉黑、尺寸大(>200 mm×500 mm)、厚度較厚(>0.1～0.3 mm)、單位長度的傳熱量大(厚度×導(dǎo)熱系數(shù))等特性。

此外，航天器熱輻射器一般采用鋁蜂窩板內(nèi)預(yù)埋熱管的方式以提高散熱效率。若采用高導(dǎo)熱材料替代鋁蒙皮，可以提高熱輻射器面內(nèi)的導(dǎo)熱性能，在減重的同時提高散熱效率。

2.2 高導(dǎo)熱材料使用中應(yīng)考慮的因素

對于高導(dǎo)熱材料的使用，除了滿足相關(guān)的熱性能要求外，還需要注意以下幾個方面：1)空間環(huán)境下的性能穩(wěn)定性；2)實(shí)施工藝要考慮實(shí)施工藝的可行性，應(yīng)用于結(jié)構(gòu)等溫化設(shè)計(jì)時要考慮相互搭接；3)對于光學(xué)遙感衛(wèi)星，應(yīng)控制導(dǎo)熱材料的總質(zhì)量損失和可凝揮發(fā)物；4)表面不掉粉，不易造成多余物；5)作為擴(kuò)熱板需關(guān)注力學(xué)性能，特別是抗壓強(qiáng)度，若強(qiáng)度不足時，需特殊設(shè)計(jì)墊片以減小壓力。

3 碳基高導(dǎo)熱材料制備

3.1 高導(dǎo)熱石墨擴(kuò)熱板的制備

高導(dǎo)熱塊狀石墨的導(dǎo)熱系數(shù)主要取決于材料的石墨化程度、石墨微晶尺寸的大小和微晶擇優(yōu)取向排列程度。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，從材料的設(shè)計(jì)角度，本文從以下三個方面開展研究：首先是選擇具有易石墨化潛質(zhì)的有機(jī)物、無機(jī)物(天然鱗片石墨、中間相瀝青等)作為前驅(qū)體；然后在高溫、高壓的狀態(tài)下發(fā)揮溫度/壓力的協(xié)同作用驅(qū)使有機(jī)前驅(qū)體向sp2雜化的六角蜂窩狀石墨晶體轉(zhuǎn)變；并且在特定階段施加壓力迫使石墨微晶沿特定方向整齊排列。同時在這個過程中引入合適的金屬/金屬碳化物作為催化劑，進(jìn)一步促進(jìn)石墨微晶的形成與生長。制備出高導(dǎo)熱的石墨塊，采用機(jī)械加工的方法將其加工成所需的外形，采用磁控濺射的方法在其表面封裝金屬層，解決了表面掉黑的工程應(yīng)用難題，金屬層由過渡層(鎳)和功能層(銅)兩部分組成。最終獲得面內(nèi)熱導(dǎo)率達(dá)650 W/(m·K)、密度2.1 g/cm3的高導(dǎo)熱石墨擴(kuò)熱板，如圖1所示。石墨微晶的完善程度和取向程度見圖2，由圖2可見，石墨微晶向熱流方向擇優(yōu)取向，形成良好的橫向?qū)崮芰Α?/p>

圖1 石墨擴(kuò)熱板的外觀Fig.1 The appearance of graphite heat spreader

圖2 石墨擴(kuò)熱板微觀結(jié)構(gòu)Fig.2 The microstructure of graphite heat spreader

3.2 高導(dǎo)熱柔性石墨膜的制備

要研制高熱導(dǎo)率、高柔性的新型導(dǎo)熱材料，必須突破現(xiàn)有石墨材料的局限，通過次級結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與調(diào)控，在復(fù)合材料中引入獨(dú)特的“褶皺”狀特征結(jié)構(gòu)；通過這種次級結(jié)構(gòu)的引入提高復(fù)合材料的柔韌性和界面結(jié)合力。本文所述的高導(dǎo)熱柔性石墨膜的制備可以概括為4步：1)以聚酰亞胺薄膜為前驅(qū)體，通過高溫固相發(fā)泡技術(shù)獲得具有高度結(jié)晶化的石墨質(zhì)氣泡(Graphitic Bubbles)。2)采用機(jī)械輥壓技術(shù)，將石墨氣泡閉合。一方面是機(jī)械壓力的作用，使石墨化處理后的薄膜進(jìn)一步致密化，另一方面則是石墨氣泡閉合形成的褶皺能明顯提高石墨氣泡的柔韌性，并增加石墨氣泡與第二相的接觸面積。3)通過熱塑性加工技術(shù)將石墨薄膜與聚合物基體復(fù)合，形成交替疊層的石墨/聚合物復(fù)合材料，即高導(dǎo)熱柔性石墨膜。此過程中為純粹的物理成型過程，無交聯(lián)劑、固化劑的引入，有效避免了可凝揮發(fā)物的產(chǎn)生。4)通過一系列環(huán)境試驗(yàn)論證復(fù)合材料在航天空間環(huán)境中的服役能力。

國內(nèi)外研究單位大部分工作是以高分子薄膜通過系列高溫?zé)崽幚砗笾瞥蓪?dǎo)熱型石墨膜。一般而言，石墨材料的熱傳導(dǎo)遵循聲子導(dǎo)熱機(jī)制，即石墨微晶體通過晶格振動傳遞熱量。因此，科技工作者致力于探索用芳香族高分子前驅(qū)體制備具有完善石墨微晶結(jié)構(gòu)的宏觀材料。M.Inagaki等人以聚酰亞胺薄膜為前驅(qū)體，通過石墨化處理將其制成石墨微晶尺寸達(dá)到微米級(1.5～12.2μm)的薄膜/塊體[10]。這些石墨材料具有優(yōu)異的導(dǎo)熱能力(熱導(dǎo)率≥1 000 W/(m·K))。但必須指出的是，這類研究甚少涉及材料的柔性。石墨是典型的無機(jī)非金屬材料，其鍵合方式是sp2雜化的C-C共價(jià)鍵。這種結(jié)構(gòu)使得石墨材料的脆性較大，尤其在承受彎折、扭轉(zhuǎn)等力學(xué)載荷時，極易發(fā)生破損。因此在制備高導(dǎo)熱石墨材料的基礎(chǔ)之上，探索石墨材料的柔韌性及其改進(jìn)技術(shù)具有明確的研究價(jià)值。由于石墨材料本征結(jié)構(gòu)難以改變，本文則嘗試從石墨材料的次級結(jié)構(gòu)入手，提高石墨材料的柔韌性。上述四步制備工藝，即能在石墨材料表面形成數(shù)量可觀的“褶皺”。這種褶皺在拉伸、彎折、扭轉(zhuǎn)等力學(xué)載荷下能發(fā)生微小變形，避免石墨本體的損傷，因此大大改善了其柔韌性。

其中，材料的固相發(fā)泡是制備高導(dǎo)熱柔性石墨膜的關(guān)鍵步驟。固相發(fā)泡的目的是服務(wù)于后續(xù)的復(fù)合材料制備。人工合成石墨薄膜的厚度薄，傳熱通量有限且脆性大。將石墨與聚合物復(fù)合，能有效增加導(dǎo)熱層的橫截面積，提高材料的導(dǎo)熱通量，還能明顯改善石墨材料的脆性和表面結(jié)合力弱的缺點(diǎn)。但石墨材料表面惰性大，與聚合物結(jié)合力弱，不利于復(fù)合材料的制備和服役性能。本文通過固相發(fā)泡的技術(shù)在石墨表面生成數(shù)量可觀的島狀氣泡。這種獨(dú)特的形貌賦予材料兩個重要的特性：一是增加了石墨與聚合物之間的結(jié)合面積，提高了兩相之間的結(jié)合力[11]，如圖3所示，石墨表面的封閉氣泡直徑多為10～20 μm之間，這種微小凸起氣泡的外表面積遠(yuǎn)大于石墨薄膜的幾何面積。二是提高了石墨材料的柔性，經(jīng)過輥壓處理之后，這些石墨氣泡發(fā)生閉合，形成大量的褶皺如圖3(b)。聚合物基體的膨脹系數(shù)與石墨之間的膨脹系數(shù)差異較大，當(dāng)復(fù)合材料歷經(jīng)冷熱循環(huán)時兩相之間的熱應(yīng)力有可能引起界面處的脫粘。這些微觀褶皺在一定程度上起到了“鉚釘”的作用，強(qiáng)化了基體和石墨相之間的結(jié)合力，有利于復(fù)合材料在服役過程中的穩(wěn)定性。

研究團(tuán)隊(duì)通過掃描電鏡、激光共聚焦拉曼光譜等表征技術(shù)揭示了這種島狀氣泡的形成機(jī)制和結(jié)構(gòu)特征。從圖3(d)可以看出：石墨薄片中的氣泡所處的位置可以分為兩類：一類是夾雜在石墨片的內(nèi)部的氣泡，其特征是形狀為球形，且氣泡的直徑接近；一類是在石墨薄片表面的氣泡，特征是形狀不規(guī)則(部分呈近似半圓形)，且直徑不一。由此可以推斷，氣泡的形成極有可能與聚酰亞胺高溫裂解過程有關(guān)。裂解氣體在聚酰亞胺薄片的內(nèi)部產(chǎn)生，并沿薄片的厚度方向向外擴(kuò)散。這些氣體在薄片的內(nèi)部形成比較規(guī)則的球形氣泡，在薄片則尚不能沖破石墨層，因此產(chǎn)生數(shù)量較多的不規(guī)則氣泡。

必須指出的是，這些氣泡的形成與產(chǎn)生，并不影響石墨薄片的微晶結(jié)構(gòu)。從圖3(e)和圖3(f)可以看出：在氣泡的代表性位置，均呈現(xiàn)擇優(yōu)取向的晶質(zhì)石墨結(jié)構(gòu)。為了證實(shí)這一結(jié)構(gòu)，使用激光共聚焦拉曼光譜觀測氣泡圓弧處和薄片基座。拉曼光譜顯示這些位置的D峰與G峰的強(qiáng)度之比(ID/IG)很高，由此可以判斷石墨氣泡的典型位置均由石墨微晶組成，且石墨微晶的缺陷含量較少。這種高品質(zhì)的石墨微晶結(jié)構(gòu)即是其優(yōu)異導(dǎo)熱性能的物質(zhì)基礎(chǔ)。

圖3 固相發(fā)泡產(chǎn)物的形貌與結(jié)構(gòu)圖Fig.3 The morphology and microstructure of graphitic bubbles derived from polyimide film

如圖4(e)所示，石墨材料的鍵合方式是共價(jià)鍵。共價(jià)鍵具有明顯的方向性，因此大部分無機(jī)非金屬材料(包括石墨材料)都是脆性材料。當(dāng)彎折力作用于石墨材料時，石墨材料易發(fā)生脆性斷裂。脆性斷裂的原因多是由于裂紋沿石墨顆粒之間不斷擴(kuò)展直至完全損毀。本文將石墨氣泡進(jìn)行機(jī)械輥壓處理，石墨氣泡轉(zhuǎn)化為微觀褶皺；在這種情況下，當(dāng)彎折力作用于褶皺型石墨薄片上時，褶皺可以發(fā)生偏轉(zhuǎn)見圖4(f)。相應(yīng)地，在彎折力的作用下，石墨的變形能力大大增強(qiáng)，即石墨的柔性明顯提高。 本文通過固相發(fā)泡技術(shù)和機(jī)械輥壓處理制備出高柔性的石墨薄片；再用熱塑性加工的方法制備0.3 mm厚、熱導(dǎo)率達(dá)750 W/(m·K)、抗彎強(qiáng)度20 MPa的柔性石墨膜。

圖4 石墨氣泡的表面形貌和輥壓過程Fig.4 The evolution of graphitic bubbles during mechanical rolling

4 碳基高導(dǎo)熱材料在航天器上的應(yīng)用

4.1 高導(dǎo)熱石墨擴(kuò)熱板

(1)高熱流密度電子器件的散熱

星載電子設(shè)備內(nèi)部大熱耗器件主要散熱措施：通過導(dǎo)熱元件將發(fā)熱器件熱量導(dǎo)至設(shè)備外殼上。導(dǎo)熱元件主要有金屬基擴(kuò)熱板(主要為鋁合金或紫銅)、高導(dǎo)熱石墨擴(kuò)熱板等。

高導(dǎo)熱石墨擴(kuò)熱板已成功應(yīng)用于某星載固態(tài)存儲器FPGA、DDR的散熱。高導(dǎo)熱石墨擴(kuò)熱板背面制作凸臺，使FPGA、DDR與凸臺通過導(dǎo)熱墊緊密接觸，將FPGA、DDR工作時產(chǎn)生的熱量傳至單機(jī)安裝底面。安裝示意圖見圖5。高導(dǎo)熱石墨擴(kuò)熱板最大尺寸為110 mm×170 mm×5 mm。

圖5 大熱耗器件散熱示意Fig.5 Heat dissipation schematic for large heat-consuming chip

通過安裝點(diǎn)處增加鋁襯套方式解決擴(kuò)熱板局部壓力過大的工程應(yīng)用問題。

(2)大功率電子設(shè)備均溫?cái)U(kuò)熱

通常采用蜂窩板內(nèi)部預(yù)埋熱管或在設(shè)備下方安裝金屬基擴(kuò)熱板實(shí)現(xiàn)大功率電子設(shè)備(例如電源控制器、一體化數(shù)據(jù)處理器等)的均溫?cái)U(kuò)熱，以解決自身發(fā)熱不均的問題。

以石墨擴(kuò)熱板替代金屬基擴(kuò)熱板，在強(qiáng)化換熱及降低熱控重量方面均有明顯優(yōu)勢。

4.2 高導(dǎo)熱柔性石墨膜

(1)復(fù)雜結(jié)構(gòu)的等溫化設(shè)計(jì)

衛(wèi)星結(jié)構(gòu)的在軌尺寸穩(wěn)定性是影響測繪衛(wèi)星圖像定位精度的重要因素之一。而結(jié)構(gòu)的溫度變化和溫度梯度會產(chǎn)生熱變形，承載多臺載荷的安裝結(jié)構(gòu)、星敏支架等高穩(wěn)定結(jié)構(gòu)通常采用低熱膨脹系數(shù)的碳纖維復(fù)合材料，自身較低熱導(dǎo)率導(dǎo)致溫度梯度過大。

本文在某衛(wèi)星大型載荷安裝結(jié)構(gòu)表面粘貼了面內(nèi)導(dǎo)熱系數(shù)優(yōu)于750 W/(m·K)、0.25 mm厚的柔性石墨膜，如圖6所示，提升其等效熱導(dǎo)率，減小了溫度梯度和溫度波動，同時節(jié)約了控溫回路通道資源[13]。

圖6 高導(dǎo)熱柔性石墨膜實(shí)施效果Fig.6 High thermal conductivity flexible graphite film material

通過仿真分析給出了采用不同類型的導(dǎo)熱材料對載荷安裝結(jié)構(gòu)溫度場的影響，如表1所示。與鋁箔、銅箔等金屬導(dǎo)熱材料相比，采用同樣厚度的高導(dǎo)熱柔性石墨膜可使結(jié)構(gòu)溫度梯度由鋁箔的8.9℃降低至3.18℃，且石墨膜柔韌性較好，質(zhì)量輕、便于實(shí)施。在軌飛行數(shù)據(jù)結(jié)果表明：載荷安裝結(jié)構(gòu)溫度在21.5～24.0℃，最大溫度梯度為2.5℃，如圖7所示。

表1 分析結(jié)果對比Table 1 Comparison between thermal analysis

圖7 載荷安裝結(jié)構(gòu)在軌溫度曲線Fig.7 Temperature curve of support structure for payload in orbit

(2)增強(qiáng)多層橫向?qū)崮芰?，改善外部熱環(huán)境

多層隔熱材料主要在航天器上使用，用于航天器對空間或航天器不同設(shè)備間的隔熱。在多層中復(fù)合高導(dǎo)熱柔性石墨膜，在保證多層組件縱向隔熱性能的同時，利用石墨膜的高導(dǎo)熱性能，提高了多層的周向?qū)崮芰?，進(jìn)而提高多層內(nèi)表面的溫度均勻度[14-15]。

(3)小熱量柔性傳輸

0.3 mm厚、面內(nèi)導(dǎo)熱系數(shù)750 W/(m·K)的柔性石墨膜，其均溫能力等效為2 mm厚的鋁合金，其質(zhì)量僅為鋁合金的9%，可用于電子設(shè)備內(nèi)部功率器件的散熱，此外石墨膜柔軟性好，便于實(shí)施，可作為星敏感器后部線路的熱量傳輸部件，以替代熱管或擴(kuò)熱板。同時也可制備成碳基導(dǎo)熱索替代銅導(dǎo)熱索，作為運(yùn)動部件的柔性傳熱裝置，如圖8所示。

圖8 柔性碳基導(dǎo)熱索Fig.8 Flexible thermal strap with graphite film material

5 結(jié)論

本文在總結(jié)航天器對于高導(dǎo)熱材料的需求的基礎(chǔ)上，針對現(xiàn)有高導(dǎo)熱材料不足，推動開發(fā)了新型碳基導(dǎo)熱材料，并完成了其在航天器上的應(yīng)用研究，結(jié)論如下：

1)以航天器復(fù)雜結(jié)構(gòu)的等溫化需求為切入點(diǎn)，推動開發(fā)了0.3 mm厚、面內(nèi)導(dǎo)熱系數(shù)750 W/(m·K)、連續(xù)的柔性石墨膜。成功應(yīng)用于載荷安裝結(jié)構(gòu)，將其溫度梯度由8.9℃減小到2.5℃。其均溫能力等效為2 mm厚的鋁合金，是當(dāng)前25 μm厚、導(dǎo)熱系數(shù)2 000 W/(m·K)的人工石墨膜的5倍。同時也可用于小熱量柔性傳輸、改善多層橫向?qū)崮芰Φ膶?dǎo)熱薄膜。

2)開發(fā)了面內(nèi)熱導(dǎo)率達(dá)650 W/(m·K)高導(dǎo)熱石墨擴(kuò)熱板，通過磁控濺射技術(shù)金屬鍍層解決了表面掉黑的應(yīng)用難題，將其作為大功率元器件或設(shè)備擴(kuò)熱與傳輸材料。但其抗壓強(qiáng)度較小，限制了其工程應(yīng)用，未來應(yīng)開展高強(qiáng)度碳擴(kuò)熱板，比如采用金屬封裝技術(shù)或金屬與碳的復(fù)合材料。

3)在未來大功率柔性熱量傳輸，以碳基導(dǎo)熱替代現(xiàn)有銅導(dǎo)熱索，在強(qiáng)化導(dǎo)熱及減重方面有明顯優(yōu)勢。