隨著電子器件向集成化、小型化方向的發(fā)展，其功率密度日益提高，由此產(chǎn)生的發(fā)熱和熱擴散問題日益成為影響器件性能及使用壽命的關鍵問題。以大功率LED芯片為例，其光電轉換效率和壽命會隨著結溫的升高而急劇降低。LED結溫主要有熱負荷、環(huán)境溫度和各環(huán)節(jié)熱阻決定；要降低結溫，應降低各環(huán)節(jié)熱阻，其中熱界面材料（Thermal interface material, TIM）的選用至關重要。TIM的作用就是用于填充固體接觸界面間的空隙以提高散熱效率。作為一種需求量較大的應用材料，已有的TIM產(chǎn)品主要分兩大類共六種，即非粘接型TIM，包括導熱硅膠墊、導熱硅脂、導熱凝膠、導熱相變材料、液態(tài)金屬和粘接型導熱膠黏劑。非粘接型TIM在應用中只起到填縫導熱的作用，而粘接型導熱膠粘劑除填縫作用外還要起到膠接固定的作用，對其力學性能的要求要遠高于非粘接型。

一、最新研究進展

目前，除液態(tài)金屬之外的大多數(shù)TIM均是由聚合物內(nèi)添加導熱粒子（如金屬、陶瓷、碳粉等）構成，基體材料導熱性能較差，主要為復合材料提供填充界面間隙所需的流動性、彈性、粘性等；而填料的導熱性能和界面性質(zhì)決定TIM的導熱性能。通過石墨烯與其它常用導熱填料的性能參數(shù)對比，可以發(fā)現(xiàn)，以石墨烯為代表的碳納米材料相對于常規(guī)氧化物以及金屬填料都有巨大的優(yōu)勢。因此，選用具有高導熱能力的石墨烯或其它碳納米材料來替代或部分替代常規(guī)導熱填料，有望大幅度提升現(xiàn)有TIM的導熱性能。石墨烯的長程共軛結構使得電子和聲子傳輸具有彈道輸運的特性。2008年，美國加州大學河濱分校Balandin領導的研究組采用共焦顯微拉曼光譜測到了單層石墨烯的熱導率最高可達5300 W/m·K。

研究表明多層石墨烯做為填料對復合材料導熱率的提升顯著，其原因歸結為以下幾個方面：（1）石墨烯自身卓越的導熱性能；（2）石墨烯較低的密度以及作為二維材料超高的徑厚比，使得其在較低的添加量下即可在基體中構建形成有效的導熱網(wǎng)絡；（3）實驗和模擬均發(fā)現(xiàn)石墨烯與很多材料之間的界面接觸熱阻都很低，這一特性有利于石墨烯導熱性能的發(fā)揮。然而現(xiàn)有研究也表明，單獨依靠石墨烯與聚合物的復合，雖可明顯提升復合材料的導熱性能，但與傳統(tǒng)TIM相比沒有質(zhì)的提升，難以制備出理想高熱導率的TIM。

目前在應用研究中存在以下發(fā)展方向：第一，將石墨烯與常規(guī)填料復合使用，以獲得協(xié)同效果。第二，選用合適基體材料，開發(fā)新型石墨烯基TIM，如相變熱界面材料等。第三，對TIM中的石墨烯材料的取向和連接方式進行調(diào)控。另外，利用石墨烯自身構建長程連續(xù)的三維導熱網(wǎng)絡結構，也是克服石墨烯各向異性，提升復合材料導熱性能的一種有效方式。

二、應用前瞻

    石墨烯等炭材料自身具有遠超傳統(tǒng)材料的優(yōu)異的導熱性能，因此炭基復合材料是未來高性能TIM的主要發(fā)展方向。另一方面，對于一些精密的電子部件或電路等有絕緣要求的應用場合，高導熱氮化硼等導熱絕緣填料基復合材料也需大力發(fā)展。

（1）非粘接低導熱需求應用場合（≤20W/mK）。在對于導熱性能要求不高，同時又有成本考量的場合，如大功率LED、電腦CPU及顯卡、汽車散熱系統(tǒng)等, 性能改進的導熱墊、導熱膏以及新型的導熱凝膠材料仍將是主要產(chǎn)品類型。

（2）非粘接高導熱需求應用場合（＞20W/mK）。在一些芯片集中功率密度較大的應用場合，如大型網(wǎng)絡交換機的核心部件散熱，則需要應用導熱性能更加卓越的新型TIM如液態(tài)金屬或碳纖維、碳納米管、石墨烯等定向排布的陣列結構復合材料。

（3）粘接型導熱應用場合。導熱粘結劑主要應用在一些導熱同時需要對熱源和散熱器進行粘結固定的場合，如電源、電晶體、電熱調(diào)節(jié)器等。保證粘結性能，導熱粘結劑的導熱性能都比較低。未來在保證粘結性的前提下大幅提升導熱粘結劑的粘結性能是其發(fā)展方向。