石墨散热膜是芯片散热的标配产品，被广泛应用于电子产品上，更高集成度带来更高密度热量散热，电子产品的散热问题值得受到重点关注。石墨散热膜增加散热效果的主要途径有：①热量通过平面内快速传送到机壳与框架；②表面增强红外线福射效果；③扩大平面散热面积，迅速消散热点。石墨散热膜可有效提高移动设备的热量转移效率，有效消除热点聚集，加速散发热量，减低表面温度，可大大降低设备性能不稳定及发烫等不良体验。

目前，制备高导热石墨膜的技术路线主要有：膨胀石墨压延法、PI类薄膜碳化-石墨化法、石油焦/煤沥青碳化、气相沉积法等。不同的工艺路线制备出来的散热石墨膜有啥特点呢？下文一起来看看~~

石墨散热膜是电子设备散热系统中常见的材料种类

1、膨胀石墨压延法导热膜

膨胀石墨（柔性石墨）压延法以天然鳞片石墨为原料，通过酸化处理进行插层化学反应，再经水洗、干燥和高温膨胀获得高倍膨化的石墨蠕虫，最后经压延、压制工艺制得高导热柔性石墨。目前，采用压延机可以批量制备高导热柔性石墨薄板，其室温面向热导率根据板材厚度不同在200~700W·m^-1·K^-1范围可调。由于这种材料无需高温石墨化处理、制备工艺相对简单、制备成本较低，因此不仅可以作为高温密封材料，还可以作为电子器件/热沉间的界面散热垫片。此外，较薄的石墨片具有一定的柔韧性，可以弯曲收卷存放，使其低成本工业化生产得到加速。

0.13mm（130μm）天然石墨片，导热系数：400W/mk，密度：1.5g/cm3

经过化学氧化后的膨胀石墨的石墨结晶程度和微晶取向下降，导致制成的柔性石墨材料导热性能下降；同时，材料微晶片层之间仅在外力作用下相互挤压堆叠，其机械强度主要来自片层与片层之间的内摩擦力和剪切力，因此拉伸强度较低。天然石墨散热膜不能做很薄，厚度一般从0.1mm至1.5mm随着厚度增加，导热能力有所下降。（有产家介绍自己的天然石墨膜产品可以做到厚度为0.025mm，即25μm），这种方法的原料来源与天然石墨鳞片，因此也有称之为天然散热石墨片的。当然膨胀石墨又称柔性石墨，因此柔性石墨片也是它。

卷状柔性石墨片及其生产线（NihonCarbon公司）

TIPS：可膨胀石墨&膨胀石墨：

可膨胀石墨是天然鳞片石墨经过氧化、插层处理，使石墨片层中插入异种物质而形成的一种石墨层间化合物，目前，在工业上制备可膨胀石墨，化学氧化法应用的最多，其次为电化学法。采用化学氧化法制备可膨胀石墨的主要工艺是向天然鳞片石墨中添加氧化剂和插层剂溶液。在强氧化剂条件下，石墨边缘被氧化失去电子而带正电荷，性正电荷相互排斥导致石墨层边缘间距变大，因而插层剂能有效地进入石墨层间进行插层反应，形成层间化合物。膨胀石墨是由可膨胀石墨在高温条件下受热体积快速膨胀而形成的一种疏松多孔的蠕虫状物质。

膨胀石墨电子显微镜照片

2、聚酰亚胺（PI）类薄膜热处理法导热膜

很早以前，科学家发现通过将聚酰亚胺(PI)在惰性气氛下加压碳化、并经2800-3200℃的石墨化处理可制做石墨，所制产品具有与高定向热解石墨类似的沿膜表面高度择优取向的石墨层，且结晶度高，这种方法比热解法制备石墨具有更简单的制备工艺，极大的促进了石墨作为散热材料的发展。PI类薄膜碳化-石墨化法在制备具有高热导率的高结晶性和高取向性石墨膜方面更有优势，PI类薄膜热处理法制备的导热膜材料拉伸强度高，结构比较完整，晶型结构缺陷低，碳原子有序程度高，导热率系数在1400-2000W·m^-1·K^-1，此外，在厚度方面，这种工艺路线可以制取散热膜可以薄至0.01mm（10μm）的，在手机轻薄化散热设计上有着不错的表现。

工艺路线参考：

将PI膜送入碳化炉中，以1100℃-1300℃的加热温度，对该PI膜进行加热碳化，令PI膜碳化后形成PI碳化片，接着将PI碳化片冷却至室温后（约需6小时），再将PI碳化片送入石墨炉中，以2800℃-3000℃的加热温度，对该PI碳化片进行是漫画，该PI碳化片石墨化后形成PI石墨散热片，之前再将该PI石墨散热片冷却，冷却至室温后（约需6小时），以一压延装置压延其厚度，使得其石墨散热片经压延后，形成厚度15-30μm的石墨散热片成品。

TIPS：碳化与石墨化啥区别？

碳化与石墨化之间的主要区别在于，碳化涉及将有机物转化为碳，而石墨化则涉及将碳转化为石墨。因此，碳化是化学变化，而石墨化是微观结构变化。石墨化是利用热活化将热力学不稳定的碳原子实现由乱层结构向石墨晶体结构的有序转化，因此，在石墨化过程中，要使用高温热处理（HTT）对原子重排及结构转变提供能量。为了使难石墨化炭材料的石墨化度得到提高，也可以使用添加催化剂方法，称为催化石墨化。

3、石油焦/煤沥青等碳化

石油焦是石油化工的副产品，沥青焦是煤化工的副产品。所以这两种原料价格低廉，生产简便，是人造石墨的主要原材料。石油焦与沥青焦都具有一定的有序结构，易于石墨化，因此也具有比较强的各向异性。

这类原料来源丰富，制备工艺相对简单，生产周期较短，但能耗大，污染严重，导热率不高，导热率一般在400-600W·m^-1·K^-1，常用与低端导热领域。

4、高定向“热解石墨”

热解石墨是高纯碳氢气体在一定的炉压下，在1800℃~2000℃的石墨基体上经化学气相沉积出的较高结晶取向的热解碳，高定向热解石墨 HOPG（Highly Oriented Pyrolytic Graphite）是一种新型高纯度碳，是热解石墨经高温高压处理后制得的一种新型石墨材料，其性能接近单晶石墨。

由于该材料需要在 3400~3600 ℃的高温下加压( 10 MPa) 制备，生产周期较长、生产成本较高，因而其应用受到了极大限制。淘宝买不到~哪里有的卖，俺也不知道。

拓展阅读：

各向同性石墨与各向异性石墨傻傻分不清

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