石墨烯散热基板燃料电池

材质特性：铝具有质量轻、成本较低、加工性能良好以及导热系数相对较高（约为200-240W/m・K）等优点，是散热基板常用的材料之一。同时，铝还具备良好的抗氧化性，能在一定程度上抵抗环境因素对其的侵蚀，延长使用寿命。结构与散热机制：常见的铝基散热基板有单层铝基板和多层复合铝基板。单层铝基板结构简单，通过在铝基板表面直接安装电子元件，利用铝本身的导热性将热量传导至基板边缘及表面，再通过散热鳍片、风扇等外部散热装置将热量散发到空气中；多层复合铝基板则在铝基层上通过特殊工艺添加绝缘层、电路层等，既实现了电气绝缘功能，又增强了散热效果，热量可在各层之间进行有效的传导和扩散。应用场景：广泛应用于对成本较为敏感且散热要求不是极高的电子设备中，如普通的LED照明灯具、中低端电脑主板等，在满足散热需求的同时，能有效控制生产成本。但在高碳纳米管含量或高温条件下，其热导率可能会受到负面影响。石墨烯散热基板燃料电池

随着运算高速化和体积小型化，消费电子类产品对散热提出了更高要求。以金属铜和铝为主的散热材料，热辐射性能差，总体散热效率目前已不能满足消费电子类产品对散热的要求。中国科学院成都有机化学有限公司开发了碳纳米管散热涂料TNRC，提高金属/非金属材料表面热辐射能力，加强散热效果。碳纳米管（CNTs）是散热涂料理想的功能填料。CNTs被誉为世界上至黑的物质，辐射系数接近1，也是目前世界被验证认可的导热材料之一。与颗粒状的其它散热填料相比，纤维状的CNTs在涂层中更容易形成导热网络，还能对涂层产生明显的增强增韧作用。基于CNTs优异的散热性能，中国科学院成都有机化学有限公司开发了水性环保型碳纳米管散热涂料TNRC。应用结果表明：在材料表面涂覆TNRC，涂层导热系数可达到20W／m﹒K，热辐射系数大于0.95，表面电阻大于106Ω。涂层同时具有良好的耐水性和耐酸碱性。TNRC可实现微米级涂装，施工过程环保且能耗极低，各项性能指标处于国内前端水平。福建绝缘性散热基板金属基板散热随着设备向高功率、小型化发展，散热基板的重要性日益凸显。

碳纳米管（CNTs）是散热涂料较理想的功能填料。通过理论计算和实际测量表明，单壁碳纳米管的室温导热系数高达6600W/m.K，多壁碳纳米管的室温导热系数达3000W/m.K，CNTs是目前世界上已知的较好的导热材料之一 。物体辐射或吸收的能量与它的温度、表面积、黑度等因素有关。CNTs是一维纳米材料，比表面积大，被誉为世界上较黑的物质，这种物质对光线的折射率只有0.045%，吸收率可以达到99.5%以上，辐射系数接近1。碳纳米管散热涂料以涂层薄、热阻小为特征，可以激发金属散热器表面的共振效应，有效提高远红外发射效率，加快热量从散热器表面的快速散发。适用于铜箔散热、铝基板散热、LED灯基座散热、电器外壳散热等多种工作环境。

PCB是电子设备主要部件，包括电阻、芯片、三极管等，其中芯片发热功率很高，常见CPU为70～300W，是主要发热源。因PCB高集成化，其发热功率不断提升。过高温度对电子设备性能、可靠性、寿命等严重不利。元器件温度相关失效包括机械失效与电气失效。机械失效是温度变化时，结合的各种材料热胀冷缩程度不同，造成材料变形、屈服、断裂等。电气失效是温度变化导致元器件性能改变，如晶体管、芯片电阻等，进而造成热逸溃、电过载;同时温度过高导致电子大量迁移和原子振动加速，造成离子迁移不受控和电子轰击原子现象，引发离子污染和电迁移。这将严重影响元器件的安全、稳定、寿命等。元器件散热分为芯片级、封装级、系统级，芯片级和封装级散热从优化材料和制造工艺入手，降低热阻，而系统级散热是使用合适的散热结构和冷却技术设计符合需求的散热系统，保证元器件能安全长效工作。国际半导体技术发展组织提出，系统级冷却是限制芯片能量损失增长的主要原因。这表明高性能系统级散热技术的重要性。随着科学技术的不断进步和碳纳米基板的不断应用，其未来发展前景不断拓展。

射流射流是一种高效的冷却方法，开始用于航天发动机，后来也用于大功率芯片，热流密度超过500W/cm2。驻点区射流方向变化，换热效率很高，但远离该区域冷却效果迅速下降，多喷嘴结构能解决这个问题。射流冷却研究集中于结构参数和工质。结构参数包括喷嘴直径、阵列等。此外，冲击面结构也会影响冷却效果，如锥形表面比平面能提高11%的冷却效果。工质方面对纳米流体、液体金属研究较多，它们比传统流体有更好的性能。Selimefendigil研究了纳米颗粒形状对射流的影响。Xiang发现与水相比，采用液态Ga，热阻下降29.8%。散热基板是一种用于管理电子设备热量的关键组件。无静电噪声散热基板锂离子电池

汽车、船舶：在汽车、船舶等交通工具中，碳纳米散热基板可用于关键零部件的散热，提高行驶效率和安全性。石墨烯散热基板燃料电池

碳纳米管具有极高的轴向热导率，因而在大功率电子器件散热材料中被寄予厚望。然而，其小尺寸特性严重制约了其实际应用，碳纳米管之间及其与复合材料基体之间的接触电阻、接触热阻均较大，从而使现有碳纳米管复合材料热导率均与人们的期望相距甚远。中科院苏州纳米所先进材料部以自行宏量制备的碳纳米管粉体为基础，通过对其进行不同基团的功能化并与商用导热硅脂复合，详细考察了功能化对碳纳米管在硅脂中的分散及其与硅脂界面浸润性的影响，发现表面荷负电的羧基化碳纳米管能够实现在硅脂中的高浓度分散并形成导热良好的三维网络，大幅降低导热硅脂的传热阻抗。在此基础上，以设计碳纳米管的三维导热网络结构为目的，通过控制碳纳米管的长度、管径等因素，制备出了具有理想三维网络结构的柔性碳纳米管纸，其传热阻抗可低于导热硅脂和商用散热石墨片，且具备固态自支撑特性，在作为导热界面材料时能够在不污染器件表面的条件下实现高效传热。石墨烯散热基板燃料电池