石墨烯在電子產品中的應用

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主要內容:石墨烯是一種典型的零帶隙半金屬材料,其費米速度高達106 m s-1,是光速的1/300,載流子遷移率高達200000 cm2 V-1 s-1,在室溫下可觀察到量子霍爾效應,其載流子濃度和極性可以通過摻雜手段進行有效調控,得到高載流子濃度的n型或p型石墨烯。此外,理想的單層石墨烯對于波長在400~800nm范圍內的光吸收率僅有2.3%,反射率可忽略不計。與三維結構不同,其低維結構可顯著削減晶界處聲子的邊界散射,并賦予其特殊的聲子擴散模式,其熱導率高達5300 W m-1 K-1,室溫下是銅的10倍。其平均斷裂強度為55N m-1,楊氏模量可達1TPa,理想強度為130GPa,同時具有一定的柔性。


基于以上特性優勢,石墨烯用于電子產品中可促進電子產品更快速,更低能耗電子器件的開發,促進電子器件快速的散熱等,同時石墨烯吸光率低,且隨著石墨烯堆疊量的增多,將會出現更多的光吸收性能,也可用于光學器件。相應的電子產品應用有場效應晶體管、高頻器件、邏輯電路、傳感器、光伏器件、石墨烯電極、光電探測器、石墨烯散熱器件、遮光器件以及石墨烯量子點器件。目前本公司開發了通過石墨烯與液晶高分子復合的材料制備增強結構、調節光線、導電導熱的膜,用于電腦手機等顯示領域;開發了石墨烯防腐涂層、散熱涂層,用作3C電子產品散熱部件,可以起到很好的散熱效果,有效的解決了電腦手機等在使用過程中,發燙,散熱困難等問題。其中石墨烯導熱膜已經在子公司江蘇烯望的現代化工廠大規模生產,產品性能卓越,導熱率高達1500 W m-1?K-1,產品厚度和尺寸可根據需求定制,年產能30萬平方米,2021年底擴產至150萬平方米。具體產品見下圖1。


石墨烯在電子產品中的應用

圖1:石墨烯導熱膜產品圖


在復合材料領域,通過石墨烯與金屬或者高分子復合,制備成高強度的復合材料,可以在提高導電導熱性能的同時,增強結構強度,降低整機重量,實現電子設備輕量化;另外,由于石墨烯本身具有很高的柔性,所以在制備一些柔性的電子器件方面,很有優勢。


解決方案模式:中科悅達擁有在石墨烯生產和應用領域十多年的研究積淀,可以與下游客戶合作共同開發石墨烯在電子領域的應用產品,也可受客戶委托獨自完成客戶對產品性能和技術方案的要求。目前已經與下游多家企業達成合作,開發了石墨烯遮光復合膜,高強度石墨烯復合材料石墨烯功能涂料和石墨烯導熱膜等產品,成功用于電子設備散熱部件、顯示部件以及結構支撐部件等。


本公司除了擁有以上技術和專利,所屬的聯合實驗室還在積極的自主開發,石墨烯半導體應用材料、傳感復合纖維、以及邏輯電路等器件,我們非常歡迎多家下游電子產品企業前來合作,期待和廣大合作伙伴共同努力實現產品性能的提升和新型電子產品的開發。推動石墨烯產業的快速發展,助力人民的美好生活!


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