由于科技的進(jìn)步和消費能力的提升，手機(jī)、平板、電腦等電子產(chǎn)品越來越普及，成為生活中不可缺少的物件。5G技術(shù)的商用化，未來人機(jī)交互是主流應(yīng)用場景。人們對于智能手機(jī)的應(yīng)用將會更頻繁。手機(jī)長時間使用，會變得燙手，解決散熱問題成為電子生產(chǎn)商需要解決的難題。

要清楚，電子產(chǎn)品的散熱會影響其功耗和使用壽命。電子產(chǎn)品的散熱性能不佳，會影響產(chǎn)品性能，如在微型化和性能方面存在缺陷問題。更重要的是人們會對安全可靠性產(chǎn)生懷疑。因此，電子產(chǎn)品散熱問題的解決是后續(xù)的重點。

在過去的時間，幾代智能手機(jī)散熱主要是通過大面積的金屬背板、附加限制最高溫度來實現(xiàn)對溫度的控制。然而，這與消費者對手機(jī)輕量化、高性能的追求是背道而馳的。尋找新興材料來解決電子產(chǎn)品散熱問題是非常有必要的。

納米材料石墨烯因其極高的彈性常數(shù)和平均自由程度，兼?zhèn)涑邿釋?dǎo)性，成為電子生產(chǎn)商看好的散熱新材料。另外，石墨烯能在高溫環(huán)境下，具備超強穩(wěn)定性，實現(xiàn)高效散熱，滿足電子產(chǎn)品的散熱需求。經(jīng)過證實，石墨烯散熱能力高出普通鋁合金四倍左右。手機(jī)巨頭華為公司曾推出一款使用石墨烯散熱的旗艦手機(jī)，用戶反饋不錯。

如今，石墨烯散熱材料項目屬于戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)項目，已被廣泛應(yīng)用在手機(jī)、平板等代表的消費類電子產(chǎn)品，也可應(yīng)用在其它諸多領(lǐng)域，產(chǎn)品實用性非常高。在未來，隨著科技的快速發(fā)展，電子產(chǎn)品的散熱問題將會出現(xiàn)新的解決方案。

本文來自新材料在線，本文觀點不代表利特納米立場，轉(zhuǎn)載請聯(lián)系原作者。

氮化鋁（AlN）、氮化鎵（GaN）和氮化銦（InN）等Ⅲ-Ⅴ族半導(dǎo)體材料，因為其寬帶隙的能帶結(jié)構(gòu)、高的擊穿電壓和高的電子飽和遷移率，而被廣泛應(yīng)用于光電器件，例如LED（Light Emitting Diode）。在LED照明器件使用過程中，發(fā)熱問題不可避免，熱量的產(chǎn)生會帶來一系列問題，包括器件能耗增加、效率降低、使用壽命縮短等。尤其對大功率LED器件，高的工作電流使得散熱問題尤為突出。為LED提供更好的界面熱分布均勻性，保障發(fā)揮散熱材料的最大效果，是未來LED照明設(shè)計的重要選擇。

最近，北京大學(xué)納米化學(xué)研究中心、北京石墨烯研究院劉忠范團(tuán)隊與中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所照明研發(fā)中心合作，提出了基于垂直石墨烯納米片的特殊結(jié)構(gòu)，用于促進(jìn)紫外LED器件散熱的新策略。通過理論和實驗結(jié)果表明，垂直取向石墨烯納米片能夠有效促進(jìn)AlN薄膜的散熱，進(jìn)一步提高制備的LED器件的性能。該成果以Enhancement of Heat Dissipation in Ultraviolet Light-Emitting Diodes by a Vertically Oriented Graphene Nanowall Buffer Layer為題發(fā)表在Advanced Materials?上（Adv. Mater.，DOI: 10.1002/adma.201901624）。

圖1. 垂直石墨烯納米片促進(jìn)AlN薄膜散熱

作者簡介

劉忠范，北京大學(xué)博雅講席教授，博士生導(dǎo)師，中國科學(xué)院院士，第三世界科學(xué)院院士，英國物理學(xué)會會士，英國皇家化學(xué)學(xué)會會士，首批國家自然科學(xué)基金委員會杰出青年科學(xué)基金獲得者，首批中組部“萬人計劃”杰出人才，北京大學(xué)納米科學(xué)與技術(shù)研究中心主任，北京石墨烯研究院院長，中關(guān)村石墨烯產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟理事長。

主要從事低維材料與納米器件、分子自組裝以及電化學(xué)研究。發(fā)展了納米碳材料的化學(xué)氣相沉積生長方法學(xué)，實現(xiàn)了納米碳材料的精細(xì)結(jié)構(gòu)控制，解決了制備碳基器件的部分技術(shù)難題。在碳納米管和石墨烯的化學(xué)氣相沉積生長方法以及碳納米管數(shù)字集成電路研究領(lǐng)域處于國際前沿水平。發(fā)表SCI學(xué)術(shù)論文600余篇，包括Nature、Nature Mater.、Nature Commun.等，獲國家發(fā)明專利100余項。兩次獲得國家自然科學(xué)獎二等獎，除此之外還獲得高等學(xué)校科學(xué)技術(shù)獎自然科學(xué)一等獎和中國化學(xué)會-阿克蘇諾貝爾化學(xué)獎，日本化學(xué)會膠體與界面化學(xué)年會Lectureship Award，ACS Nano Lectureship Award等獎勵。

期刊介紹

Advanced Materials?

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智能手機(jī)推陳出新，消費者對芯片規(guī)格的要求也越來越高，尤其在高端旗艦機(jī)上，畫質(zhì)的提升以及3D需求導(dǎo)致GPU運算大增，對散熱需求也增加。

三星及日系手機(jī)廠率先采用微型熱管提升散熱效能，尤其電競手機(jī)對散熱需求更高，采用的熱管規(guī)格更高，散熱廠商透露，電競手機(jī)采用的散熱方案價格甚至是一般手機(jī)的好幾倍。

散熱廠商表示，未來5G由于傳輸快，短暫耗能大，整機(jī)消耗功率可超過9瓦(W)，是目前手機(jī)近3倍，散熱問題更重要。

市場看好散熱族群未來產(chǎn)業(yè)應(yīng)用空間擴(kuò)大。超眾、雙鴻、協(xié)禧、奇鋐、泰碩股價強勁拉升，業(yè)內(nèi)人士也大力加碼，成近日最紅族群。

新光投信董事長劉坤錫表示，在未來5G產(chǎn)業(yè)和人工智能發(fā)展下，相關(guān)科技產(chǎn)品應(yīng)能耗上的需求，需要高端散熱模組來組件搭配。

而國內(nèi)手機(jī)廠商已開始在散熱上部署新技術(shù)，比如紅魔手機(jī)坐擁的石墨烯，風(fēng)冷散熱技術(shù)，榮耀搭載的液冷散熱技術(shù)等已作為一大賣點，隨著之后5G,AR等應(yīng)用逐漸誕生，芯片將會出現(xiàn)長時間滿載的情況，那散熱毫無疑問是保障其性能的基礎(chǔ)。