炭材料由于其質(zhì)輕、耐腐蝕、良好的機(jī)械性能、優(yōu)良的熱導(dǎo)率、較小的熱膨脹系數(shù)等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是有極大的發(fā)展空間的高導(dǎo)熱材料。隨著石墨烯的發(fā)現(xiàn)，越來越多的材料學(xué)家將注意力集中在這一充滿潛力的新興材料上。

石墨烯是由單層碳原子以sp2雜化形成的六元環(huán)平面結(jié)構(gòu)，是一種理想化的二維平面材料。由于其特殊的二維晶體結(jié)構(gòu)，有著很好的機(jī)械強(qiáng)度、電子遷移率、高比表面積等特點(diǎn)。同時(shí)也有著很高的理論熱導(dǎo)率，超過6600 W/mK，是已知熱導(dǎo)率最高的材料。而且，Balandin 等利用單層石墨烯的G 峰的溫度依賴性和拉曼散射的激光激發(fā)頻率的關(guān)系計(jì)算出懸浮狀態(tài)下單層石墨烯的熱導(dǎo)率高達(dá)5300 W/mK，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于石墨、碳納米管等其他碳材料的熱導(dǎo)率。

由于石墨烯在片層平面內(nèi)是各項(xiàng)同性的，在平面內(nèi)的熱傳導(dǎo)不會(huì)存在方向性。因此將石墨烯用于導(dǎo)熱領(lǐng)域，開發(fā)新型的導(dǎo)熱薄膜是非常有必要，也是最有可能實(shí)現(xiàn)的。

氧化石墨烯由于在水中或者其它極性溶劑中具有良好的分散性，所以被認(rèn)為是良好的石墨烯前驅(qū)體，而且Hummers 法制備的氧化石墨烯制備工藝成熟、產(chǎn)量大，已經(jīng)形成相應(yīng)的工業(yè)化生產(chǎn)。所以在石墨烯導(dǎo)熱膜的尺度上，還原氧化石墨烯薄膜成為近幾年主要的技術(shù)路線。

抽濾法由于操作成熟簡單，成為制作石墨烯薄膜得主要方法，但是由于其耗時(shí)長( 通常制備10 μm 的氧化石墨烯薄膜需花費(fèi)兩天以上) ，石墨烯薄膜得尺寸受制于濾膜尺寸等缺點(diǎn)，越來越多得材料學(xué)家采用新的方法制備大尺寸氧化石墨烯薄膜，再經(jīng)過相應(yīng)還原處理，制備到高導(dǎo)熱石墨烯薄膜。

Xin 等利用靜電噴涂沉積的方法，將氧化石墨烯噴涂在鋁箔基底上，利用氧化石墨烯分散液和鋁箔本身得親水性不同，將氧化石墨烯薄膜連同鋁箔放入水中，經(jīng)過基底脫除、制成厚度、尺度可控的均勻薄膜，碳化還原后，石墨烯薄膜的熱導(dǎo)率達(dá)到1238 W/mK。

?雖然單層的石墨烯完美晶體有著非常好的導(dǎo)熱性能，但是要到應(yīng)用階段就必須對石墨烯進(jìn)行從納米片層到微米薄膜的組裝。要想得到高導(dǎo)熱率的石墨烯薄膜必須解決兩個(gè)主要問題:

( 1) 石墨烯片層組裝的取向度，取向度極大的影響石墨烯薄膜二維平面方向的熱導(dǎo)率; ( 2) 石墨烯片層間隙: 石墨烯片層組裝時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的層間空隙，空隙不僅會(huì)形成熱阻也會(huì)會(huì)影響石墨烯薄膜的密度，從而降低石墨烯導(dǎo)熱膜的整體傳熱效率。

很多研發(fā)團(tuán)隊(duì)目前著力于解決石墨烯組裝的取向度問題，包括使用靜電噴涂、抽濾等制作薄膜的工藝來提高片層的取向度。這些制膜工藝上的改進(jìn)確實(shí)能很大程度地提高石墨烯薄膜的面內(nèi)熱導(dǎo)率，但是這些方法沒有從根本上解決解決石墨烯薄膜在組裝時(shí)片層間的空隙問題。

石墨烯薄膜的層間空隙較大，對于其熱導(dǎo)率的提高有很大的阻礙作用，如果能夠?qū)@些間隙能夠有效填充，那么就會(huì)極大的提高薄膜的熱導(dǎo)率。Hsieh 等先將氧化石墨烯在400 ℃加熱1 h 的條件下進(jìn)行還原，再將通過CVD 法制備的碳納米管和還原氧化石墨烯加入高速攪拌器中，進(jìn)行機(jī)械混合，再經(jīng)過壓縮處理所制成的散熱片，熱導(dǎo)率在能夠高達(dá)1900 W/mK，已經(jīng)極大的接近了石墨薄膜的理論熱導(dǎo)率( 2000 W/mK) 。這說明，在以后的研究中，如何將氧化石墨烯片層間和片層內(nèi)的空隙進(jìn)行有效填充，才是提高石墨烯薄膜熱導(dǎo)率的有效途徑。