近日，上海大學教授、中瑞微系統集成技術中心主任劉建影團隊開發出一種石墨烯功能化的方法，該方法能有效提高石墨烯散熱片的散熱效率。相關成果已在線發表于《自然—通訊》。
電子和光子器件的散熱問題是影響電子技術進一步發展的瓶頸之一。劉建影團隊研究發現，和沒有功能化的石墨烯相比，功能化后的石墨烯基薄膜散熱效率提高了至少76%。散熱效率的提高要歸結于功能化導致了界面熱阻急劇降低。
同時，該團隊和其他合作伙伴一起利用分子動力學模擬和第一性原理計算進一步揭示了其原理，研究表明功能化限制了橫向低頻聲子的縱向散射，通過延長彎曲聲子的壽命從而加強了石墨烯基薄膜的橫向熱導率。
這些結果為在基板上的石墨烯基薄膜功能化，從而為電子與電力系統熱管理解決方案提供了直接和明確的證據。劉建影說：“總之，我們認為我們找到了一把提高石墨烯基薄膜散熱效率的金鑰匙，我們的工作開辟了大規模應用石墨烯基薄膜散熱的新途徑。”
在此項研究中，該團隊研究了不同的功能化分子，這些分子在石墨烯和二氧化硅基板之間形成了共價鍵。他們采用了先進的脈沖光熱反射技術，測得功能化后，功能化層兩側的界面熱阻分別減小了76% 和65%。他們的研究也是該領域第一次比較系統和全面的研究。
該項研究的主要合作單位為法國中央納米研究院、瑞典查爾姆斯理工大學和斯馬特高科技有限公司、英國蘭卡斯特大學、美國明尼蘇達大學、德國馬普高分子研究所、芬蘭阿爾托大學和俄羅斯科學院等。
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