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具有双向导热性的多功能环保热界面材料已成为解决电子器件散热问题的优秀材料。石墨烯卓越的热和机械性能使其成为一种很有前途的热管理材料。本研究介绍了一种环保策略，通过在外部机械力下组装和堆叠回收的石墨烯条 （GS） 并将其用作增强环氧树脂 （EP） 复合材料的增强材料，从而构建有效的导热路径。通过调整 GS 的负载，实现了 104.6 W mK-1 的卓越垂直热导率和 10.6 W mK-1 的平行热导率，与纯 EP 相比分别提高了 614 倍和 61 倍。出色的双向导热性，以及超低热阻、强电磁干扰屏蔽、高效焦耳热以及出色的机械性能，为解决下一代电子设备的热管理挑战提供了一种有前途的方法。

创新点

1.本研究核心创新在于提出一种环保可持续的材料制备策略，通过机械力驱动下对回收石墨烯条进行定向组装与堆叠，巧妙构建了三维高效导热网络，这不仅大幅提升了材料的热管理性能，更凸显了废弃物资源化在高技术材料领域的应用潜力。

2.实现了环氧树脂复合材料在垂直与平行方向上的协同导热增强，其垂直热导率提升至104.6 W mK⁻¹，平行方向达10.6 W mK⁻¹，这种双向异性导热特性的精准调控，突破了传统复合材料往往侧重单向导热的局限。

3.材料设计体现了多功能集成理念，在卓越导热基础上同步赋予超低热阻、强电磁干扰屏蔽、高效焦耳热及良好机械性能，为解决电子器件散热问题提供了集约化解决方案，显著提升了材料的工程应用价值。

生物医学领域的应用

1.基于其高效双向导热性与生物相容性改性潜力，该材料可用于设计精准温控的热疗贴片或植入式设备，在肿瘤局部热疗中实现均匀且可控的热量传递，提升治疗安全性。

2.电磁屏蔽特性与焦耳热效应的结合，为可穿戴生物传感器或神经电极提供了干扰防护与自加热功能，能在低温环境中维持设备稳定性，同时监测生理信号。

3.优良的机械性能与导热能力可支持组织工程支架的开发，通过调控局部微环境温度促进细胞生长与分化，并用于仿生骨骼或软骨修复，实现热-力协同治疗。

原文链接

Graphene Film for Multifunctional Graphene-Based Thermal Interface Material with Bidirectional High Thermal Conductivity

Pub Date : 2025-06-09

DOI: 10.1002/sstr.202400652

Sihua Guo,  Minghe Wang,  Yuanyuan Wang,  Jin Chen,  Kristoffer Harr,  Lijie He ,  Yong Zhang, Yan Zhang,  Bin Wei,  Johan Liu