熱管理在人工智能、云技術和最先進的微電子領域中引起了越來越多的關注。然而，高功率密度使得芯片、電路或印刷電路板中的熱量累積變得更加嚴重，致使器件性能和穩(wěn)定性下降，甚至造成電子設備永久損失、壽命降低。

單層石墨烯作為一種典型的二維材料，表現(xiàn)出5000 W?m^?1??K^?1?的面內熱導率，這是已知材料中最高的。此外，石墨烯具有的高強度、高柔韌性和低密度等優(yōu)良屬性，使其成為不同場景下熱管理的理想候選材料。因此，具有高熱導率和一定厚度的石墨烯可以高效地傳導熱量，使設備保持在安全的溫度范圍內。這種情況下，石墨烯厚膜有望成為微電子等領域中熱管理的最佳解決方案。

目前常見的商業(yè)技術是基于氧化石墨烯(GO)的組裝和還原，由于其成本低、產(chǎn)量高，相較于機械剝離、外延生長和化學氣相沉積(CVD)更受歡迎。為了制備石墨烯厚膜，GO需要經(jīng)過熱還原和石墨化處理。其中，GO的還原會在膜內引入大量孔隙，導致密度下降，低至約0.3 g?cm^?3?，遠遠低于單晶石墨的密度 (2.26 g?cm^?3?) 。由于熱導率與密度正相關，密度降低會顯著降低熱導率。先前的研究主要集中在通過壓延技術提高密度，從而提高熱導率。但與此同時，由于石墨烯周圍的孔洞受到壓縮，之后并未完全消失，而是進行了結構轉化，形成新的孔洞。這些問題使得基于GO的石墨烯膜的制備方面即使得到了優(yōu)化，但當其厚度大于 100μm 時，熱導率依舊低于 1500 W?m^?1??K^?1?，這與高定向熱解石墨(HOPG)相比仍存在一定差距。

研究人員對影響熱擴散系數(shù)的因素進行研究，闡明微觀孔洞對熱擴散系數(shù)的影響及其作用機制，得出結論：密集小孔洞結構可使熱擴散系數(shù)降低39.4%，而同等面積的單一大孔洞結構對熱擴散系數(shù)的降低僅約16.1%。通過三維重構獲得的統(tǒng)計結論也與計算結果完全匹配。其內在機制是密集小孔洞結構的存在對原有傳熱路徑的破壞更為嚴重，而單一大孔洞結構的這一作用則相對較弱，只是降低了整體密度從而降低熱導率。