開(kāi)發(fā)高效的熱管理技術(shù)對(duì)于實(shí)現(xiàn)電子設(shè)備的最佳性能至關(guān)重要。在這里，通過(guò)苯胺基團(tuán)中的sp
2軌道與石墨烯中的離域大π鍵共軛建立離域共軛體系，以構(gòu)建電子熱傳導(dǎo)路線。然后，石墨烯中豐富的π電子可以不受阻礙地轉(zhuǎn)移到相鄰的銅，從而導(dǎo)致顯著的導(dǎo)熱性。這些結(jié)果表明，用苯胺功能化石墨烯 (PA-Gr-Cu) 沉積的銅基板顯示出506 W m-1k-1 的高熱導(dǎo)率，比原始石墨烯-銅復(fù)合材料的熱導(dǎo)率高 30.8% (Gr-Cu)和44.2%銅 (Cu)。置于熱源上5分鐘內(nèi)從30℃加熱到210℃，PA-Gr-Cu的頂面溫度迅速升高至198℃，而Gr-Cu和Cu的頂面溫度僅緩慢升高至 88℃和 59℃。這項(xiàng)工作表明，在N原子中具有一對(duì)孤電子的苯胺作為中間分子顯示出優(yōu)越性，可連接石墨烯和銅以建立離域共軛系統(tǒng)。 該創(chuàng)新為在石墨烯與銅之間建立共軛結(jié)構(gòu)以構(gòu)建具有顯著導(dǎo)熱性能的電子熱傳導(dǎo)路徑提供了另一種解決方案，并將推動(dòng)石墨烯基金屬基復(fù)合材料的電子熱傳導(dǎo)路徑在散熱應(yīng)用中的研究。
圖 1. PA-Gr 和 PA-Gr-Cu 復(fù)合材料的制備
圖2。(a)傅里葉變換紅外光譜，(b)紫外/可見(jiàn)光譜，(c)熱重，和(d)Gr和PA-Gr的相應(yīng)DTG曲線
圖3。Gr、PA-Gr和PA-Gr-Cu的拉曼光譜。
圖4。(a，b)不同尺度下PA-Gr-Cu薄膜表面的掃描電鏡形貌和碳[b(1)]、氧[b(2)]、氮[b(3)]和銅[b(4)]的能譜圖。
圖5。從45℃視角對(duì)從銅襯底到PA-Gr-Cu膜的橫截面中的界面上的碳和銅進(jìn)行的EDS線掃描:(a)碳和銅的掃描電鏡形貌，(b)碳的EDS信號(hào)，以及(C)銅的EDS信號(hào)。
圖6。Gr、PA-Gr和PA-Gr-Cu的測(cè)量掃描；(b) Gr、(c)PA-Gr和(d)PA-Gr-Cu的碳1s光譜；(e) PA-Gr。(f)PA-Gr-Cu的N 1s光譜。
圖7。(a)紅外熱成像和(b)樣品隨時(shí)間變化的頂面溫度。
相關(guān)科研成果由廣西師范大學(xué)Fenghua Zheng和Juantao Jing等于2021年發(fā)表在ACS Applied Nano Materials（https://doi.org/10.1021/acsanm.1c02680）上。原文：Phenylamine-Functionalized Graphene–Copper Composites with High Thermal Conductivity: Implications for Thermal Dissipation。
轉(zhuǎn)自《石墨烯研究》公眾號(hào)
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