2023年12月1日发(作者：联想电脑硬盘多少钱一个)

5G市场，谁是最佳散热材料？

⽯墨散热膜_产品特性

⽯墨散热膜是⼀种⾮常薄的GTS，综合性质的热传导材料，也称为热传导⽯墨膜、热传导⽯墨⽚、⽯墨散热⽚等，为电

⼦产品的薄型发展提供了可能性。散热⽯墨膜具有良好的再加⼯性，可根据⽤途与PET等其他膜类材料复合或涂胶，该

材料具有弹性，可裁剪冲压成任意形状，⽯墨散热膜⼚家介绍可多次弯曲的点热源适⽤于将点热源转换为⾯热源的快速

导热，具有较⾼的导热性能除传统⽅法外，散热⽯墨膜是提供散热管理/在有限区域内功率设备散热或提供辅助功率设备

散热的理想材料。

1.⽯墨散热膜优良的导热系数：700-1300w/(m-k)(相当于铜的2~3倍，铝的3~5倍)

2.⽐重：0.85-1.9g/cm3（密度相当于铜的1/4到1/10，铝的1/1.3到1/3）

3.柔软易切（可反复弯曲）

4.低热阻。

什么是导热⽯墨⽚？

导热⽯墨⽚是⼀种新型的导热散热材料，是⼀种沿两个⽅向均匀导热、屏蔽热源和元件的材料，同时提⾼了消费类电⼦

产品的性能。随着电⼦产品的升级，对加速、⼩型化、⾼集成度和⾼性能的电⼦设备的散热管理提出了越来越⾼的要

求。

这种新型天然⽯墨具有散热效率⾼、占⽤空间⼩、重量轻等优点，颜⾊⼀般为⿊⾊，经过精细加⼯后的天然⽯墨，在⽔

平⽅向的导热系数⾼达1500 W/M-K，常⽤于集成电路、CPU、MOS、LED、散热⽚、液晶电视、笔记本电脑、通讯设

备、⽆线开关、DVD、⼿持设备等。

导热⽯墨⽚的分类

⽯墨⽚分为天然⽯墨⽚和⼈造⽯墨⽚！

天然⽯墨散热膜具有导热系数⾼、施⼯⽅便、柔韧性好、⽆⽓液渗透性、⽯墨⽚不⽼化、不脆化等特点，适⽤于⼤多数

化学介质，⼀般导热系数700~1200W/m.k。天然⽯墨⽚的缺点是它不能太薄，通常成品最薄的达到0.1mm厚度，所以天

然⽯墨的市场份额越来越低。同时，由于天然⽯墨本⾝的结构因素，天然⽯墨的散热效果相对较弱。

⼈造⽯墨可制得很薄，散热效果很好，导热系数为1000×1500 W/m.K，主要体现在热耗散速度快，但⼈⼯⽯墨价格偏

⾼。在⼿机市场上，对质量的追求也越来越⾼，合成⽯墨⽚也受到青睐。

⽯墨⽚散热原理：

典型的热管理系统由外部冷却装置、散热器和热段组成，以智能

⼿机产品为例：

1.热通过导热⽯墨⽚的平⾯迅速传递到壳体和框架中。

2.增强了导热⽯墨⽚表⾯的红外辐射效应。

3.导热⽯墨⽚扩⼤了平⾯散热⾯积，迅速散失了热点。

经过⼤致的介绍相信⼤家已经对模切材料——导热⽯墨⽚已经有了相关的理解了，但是这种材料是怎么加⼯的呢？既然

是模切材料⼀般都是通过模切机加⼯的，优质的模切机在模切加⼯中不仅可以省⼈⼒、物⼒还提⾼了⽣产效率，所以相

是模切材料⼀般都是通过模切机加⼯的，优质的模切机在模切加⼯中不仅可以省⼈⼒、物⼒还提⾼了⽣产效率，所以相

关⼚家在选择加⼯机器的时候⼀定要选择⾼质量的模切机。

我国导热领域起步较晚，由于⾼端产品技术仍垄断在欧美及⽇本等少数企业中，国内众多导热界⾯材料⽣产⼚家仍以低

端产品输出为主，销售额仅占市场总额10%左右。

传统⼿机散热材料以⽯墨⽚和导热凝胶等TIM 材料（导热界⾯材料）为主，⽯墨⽚存在导热系数相对较低、厚度相对较

⼤等问题。

⽬前热管和VC（均热板）开始从电脑、服务器等领域渗透到智能⼿机终端，⽯墨烯材料也开始应⽤。相对⽽⾔，VC和

⽯墨烯的导热系数⾼、厚度低，是性能更佳的散热材料。

⽯墨膜：散热⽅案的主流材料

主流散热材料，单⼿机⽤量为 3~6 ⽚⽯墨是相较于铜和铝等⾦属更好的导热材料，主要原因在于⽯墨具有特殊的六⾓平

⾯⽹状结构，可以将热量均匀地分布在⼆维平⾯并有效地转移。在⽔平⽅向上，⽯墨的导热系数为 300~1900W/（m〃

K），⽽铜和铝的导热系数约为 200~400 W/（m〃K）。在垂直⽅向上，⽯墨的导热系数仅为 5~20W/（m〃K）。因

此，⽯墨具备良好的⽔平导热、垂直阻热效果。同时，⽯墨的⽐热容与铝相当，约为铜的2倍，这意味着吸收同样的热

量后，⽯墨温度升⾼仅为铜的⼀半。

此外，⽯墨密度仅为 0.7~2.1g/cm3，原低于铜的 8.96g/cm3 和铝的 2.7g/cm3， 因此可以做到轻量化，能够平滑粘附在

任何平⾯和弯曲的表⾯。基于⾼导热系数、⾼⽐热容和低密度等性能优势，⽯墨⾃ 2009 年开始批量应⽤于消费电⼦ 产

品，2011 年开始⼤规模应⽤于智能⼿机，⽬前已经取代传统⾦属，成为消费电⼦领域主流的散热材料。

理论上，⽯墨膜越薄，导热系数越⾼。早期⽯墨膜厚度主要介于 20~50µm 之间，其⽔平轴 的导热系数介于

300~1,500W/(m〃K)。随着技术改善，⽯墨膜的加⼯⼯艺更加成熟，⽬前最 薄可到 0.01mm，其⽔平轴的导热效率也⾼

达 1,900W/(m〃K)。然⽽，⽯墨散热⽚并不是越薄越好，关键是要将功率器件和散热器之间的缝隙填满。因此，不同应

⽤场景下使⽤的⽯墨散热膜各有不同。

主流的散热膜有天然⽯墨散热膜、⼈⼯合成⽯墨散热膜和纳⽶碳散热膜三种。

（1）天然⽯墨膜：完全由天然⽯墨制成，在真空条件下不会发⽣脱⽓现象，在400℃以上 的温度也可继续使⽤，最低

能做到 0.1mm 左右，主要应⽤在数据中⼼、基站和充电站等。

（2）⼈⼯⽯墨散热膜：由聚酰亚胺（PI 膜）经过碳化和⽯墨化制成，是当前最薄的散热膜材料，最薄可做到

0.01mm，⼴泛应⽤于⼿机、电脑等智能终端产品。

（3）纳⽶碳散热膜：由纳⽶碳（⽯墨同素异构体）制成，最薄可做到 0.03mm，散热功率可 ⾼达 1000~6000。由于纳

⽶碳散热膜加⼯⼯序简单，只需要开模和冲切，成本低售价也低。

智能⼿机中主要使⽤⼈⼯合成⽯墨膜，⽤量视⼿机性能和要求⽽定，⼤概在 3~6 ⽚，使⽤到 的部件包括镜头、CPU、

OLED 显⽰屏、WiFi 天线、⽆线充和电池等。其中 CPU对散热的性能要求最⾼，其次是⽆线充，再次是镜头和电池，

最后是显⽰屏和 WiFi 天线。⽬前，⾼导热⽯墨膜的价格约为 0.2~0.3 美⾦/⽚。初步估算，单机⽯墨膜价值量为 1~2 美

⾦。未来， 随着智能⼿机更多创新型的电⼦化设计，单机⽯墨膜价值量有望进⼀步提升。

北京冬奥会给我们留下了美好的回忆，除了世界顶流冰墩墩、雪容融，还有⼗分亮眼的科技——⽯墨烯，发热围⼱、⼿

套、袜⼦、暖⼿宝等⽯墨烯产品在冬奥冰雪中散发科技温度。这还仅仅只是被称为“新材料之王”的⽯墨烯应⽤的冰⼭⼀

⾓，⽯墨烯不仅能为冬奥保暖，还能给电⼦产品“退烧”。

冰墩墩⽯墨烯发热暖⼿宝

⼿机、笔电、平板以及智能穿戴等电⼦产品已成为我们⽣活中不可或缺的必需品，功能⽇益强⼤，⾼速处理器、⾼分辨

⼿机、笔电、平板以及智能穿戴等电⼦产品已成为我们⽣活中不可或缺的必需品，功能⽇益强⼤，⾼速处理器、⾼分辨

率、⼤屏化、⾼像素拍摄等等，迭代更新的速度让其他科技产品望尘莫及。功能⾼度集成和轻薄化设计也使得电⼦产品

的散热问题越发突出，新型⾼导热⽯墨烯散热膜开始⼤显⾝⼿。

⽯墨烯散热膜具有良好的传热性能和柔韧性优异、质轻等特点，作为新型⾼导热材料备受关注，⾃2018年⾸次被华为应

⽤于Mate 20 X⼿机之后，逐渐被国内主要⼿机品牌所应⽤，特别是在旗舰机、游戏机上，还拓展应⽤到平板上，未来

有望成为主流散热技术之⼀。

表 ⽯墨烯在⼿机的应⽤案例

⼿机型号

发布年份

主要散热材料

华为Mate 20 X

2018年10⽉

⽯墨烯膜、VC

荣耀Magic2

2018年10⽉

⽯墨烯膜

2020年5⽉

⽯墨烯膜

努⽐亚红魔6R

2021年5⽉

⽯墨烯膜、VC、超导铜箔

荣耀50 Pro

2021年6⽉

⽯墨烯膜、VC、⽯墨

OnePlus Nord 2

2021年7⽉

⽯墨烯膜

努⽐亚红魔7系列

2022年2⽉

复合⽯墨烯、VC、超导铜箔、风扇、⾼导热稀⼟

OPPO Find X5 Pro

2022年2⽉

⽯墨烯膜、VC、⽯墨⽚

努⽐亚Z40 Pro

2022年2⽉

⽯墨烯均温板、VC、⽯墨⽚、碳纤维导热⽚

联想拯救者Y90

2022年2⽉

⽯墨烯膜、VC、风扇

荣耀Magic4

2022年2⽉

⽯墨烯膜、VC

Redmi Note11E Pro

2022年3⽉

⽯墨烯膜、VC

仅从近期⼀个⽉内发布的新机来看，就已经有7款⼿机采⽤⽯墨烯散热⽅案，可见⽯墨烯散热势头强劲，⼩⽶和华为甚

⾄还投资了⽯墨烯企业，可见其看重。⽯墨烯到底有何神奇之处，竟能如此受到青睐？今天我们就来了解⼀下。

1、什么是⽯墨烯

⽯墨烯，英⽂名：Graphene，是⼀种由碳原⼦以sp2杂化轨道组成六⾓型、呈蜂巢晶格的⼆维碳纳⽶材料。

早在20世纪40年代就已经有研究者提出了⽯墨烯的概念，但仅为理论研究。直⾄2004年，英国曼彻斯特⼤学物理学家

Andre Geim和Konstantin Novoselov通过机械剥离法，利⽤特殊胶带剥离⾼定向热解⽯墨⾸次获得了⽯墨烯，⼆⼈也因

此获得了2010年诺贝尔物理学奖。

1、⽯墨烯的导热机理

⽯墨烯导热主要通过晶格的振动，晶格（声⼦）通过晶体结构单元的相互谐调制约和相互的声⼦振动来实现对外界的热

量传导。⽯墨烯具有⾼热导率的原因，主要来源于碳原⼦间牢固的结合⼒、⾼度有序的排列组合和微晶尺⼨⽐较⼤的晶

格排列。

⽯墨烯的热导率主要由⽯墨烯声⼦频率、声⼦⾃由程、声⼦作⽤过程等因素决定，不同状态下⽯墨烯的热导率有所差

别。纯的⽆缺陷单层⽯墨烯热导率⾼达5300W/mK。

表 不同形态⽯墨烯材料的热导率

2、⽯墨烯的制备⽅法

发展⾄今，⽯墨烯的制备⽅法已经有多种，但⽯墨烯的合成仍然是⽯墨烯研究中最关键的问题。根据碳源物相及合成环

境，⽯墨烯的制备⽅法可分为固相法、液相法、⽓相法。

1）固相法

•机械剥离法

胶带机械剥离⾼定向热解⽯墨可以获得⾼质量⽯墨烯，该⽅法效率低且成本⾼。

•SiC外延法

在单晶SiC 上通过真空⽯墨化外延⽣长可获得⽯墨烯。产品质量⾼、层数可控，可制备⼤尺⼨的⽯墨烯，但成本很⾼，

且质量、晶粒尺⼨都略逊于机械剥离法。

•打开CNT

将碳纳⽶管（CNTs ）局部嵌⼊聚合物中，然后采⽤等离⼦刻蚀打开CNTs可得到⽯墨烯纳⽶条带（GNRs）。该⽅法可

⼤量制备形貌规则、结构可控、带隙可调的GNRs。

2）液相法

•氧化还原法

氧化还原法是⼀种常见的液相法制备⽯墨烯的⽅法，该⽅法成本低、产量⾼，但产物有缺陷。液相法制备的氧化⽯墨烯

(grapheneoxide，GO)溶液在⽔中可完全分散从⽽获得⼏乎独⽴存在的GO层⽚的悬浮液。GO溶液可在多种表⾯上沉积

成膜，激光还原和热探针还原可得到还原氧化⽯墨烯薄膜。

•直接溶剂剥离法

将⽯墨分散在N-甲基吡咯烷酮、⼄酰⼆甲胺、γ-丁内酯和1,3-⼆甲基-2-咪唑啉酮等溶剂中超声剥离可获得少层⽯墨烯。

•单体组装

前驱体分⼦耦合为线性对位聚苯后通过脱氢环化可以获得原⼦级精度的GNRs。单体组装获得不同形貌的GNRs。

3）⽓相法

化学⽓相沉积(CVD)可以获得⼤⾯积单层、双层或多层⽯墨烯薄膜。以铜或镍为基底，反应温度在800~1000 ℃，经催

化作⽤，碳原⼦沉积在基底表⾯，⽣成厚度可控的⽯墨烯。这种⽅法原材料选择灵活，但⽣产效率较低，⽣长过程和后

续转移过程会在⽯墨烯中引⼊缺陷。

⽯墨烯散热膜

⽯墨烯散热膜

⽯墨烯散热膜是以⽯墨烯为原料，采⽤多层⽯墨烯堆叠⽽成的⾼定向导热膜，包含保护膜、单⾯胶、⽯墨烯膜、双⾯胶

和离型膜等。

图源⽹络

1、⽯墨烯散热膜的优点

1）⾼导热系数，可达到1200~1800W/m·K，远⼤于传统的⾦属散热材料如铜、铝；

2）低热阻，热阻⽐铝低40%，⽐铜低20%。

3）重量轻，重量⽐铝轻 25%，⽐铜轻75%;

4）散热⽯墨烯膜表⾯可以与⾦属、塑胶、不⼲胶等其它材料组合，且根据实际形状需要可对⽯墨导热膜进⾏切割裁

剪。

2、⽯墨烯散热膜的⽣产⼯艺

⽯墨烯散热膜以天然鳞状⽯墨为原料制备⽯墨烯浆料，经过涂布、烘⼲后送⼊⾼温炉进⾏碳化、⽯墨化处理，后经压

延、模切最终获得。

图 ⽯墨烯散热膜的主要⽣产⼯艺