随着芯片性能飙升，散热成为关键瓶颈。一项研究提出新型石墨烯-石蜡层状复合材料，通过独特设计实现了高导热与低热阻的统一。其散热效率比商用产品提升最高130%，温升降低42°C，为解决下一代电子器件散热难题提供了极具潜力的新方案。
智能速览
中科大研制出垂直石墨烯与改性石蜡的层状复合材料。
该材料接触热阻低至17 K·mm²·W⁻¹，表现优于多数现有产品。
在55°C下，其整体导热系数高达789 W·m⁻¹·K⁻¹。
在模拟测试中，芯片温升比商用导热垫降低约42°C。
通过改性石蜡储热和石墨烯快速导热，实现协同散热。
材料经历3600次热循环后，散热性能依然稳定。
精华内容
这项散热突破的核心，在于材料结构与热管理策略的精妙协同。它如何将石墨烯的高速“热路”与相变材料的“储热池”功能结合，最终实现散热性能的显著提升？
层状结构设计
该研究提出的新型热界面材料（GPOS）是一种垂直石墨烯与改性石蜡的层状复合材料。研究团队通过逐层涂覆与辊压工艺，将二者组装成致密的“斑马纹”结构。这种设计不仅确保了热量在垂直方向上的高效传导路径，还通过聚合物改性解决了石蜡易泄漏的问题。
数据显示，当改性石蜡体积分数为特定值时，该材料在55°C下的垂直导热系数高达789 W·m⁻¹·K⁻¹，同时在60 psi压力下的接触热阻仅为17 K·mm²·W⁻¹，表现出优异的综合热物理性能。
实测散热性能
为检验实际效果，研究团队构建了模拟电子封装环境进行测试。在30 W·cm⁻²的高热流密度下，使用GPOS材料的模拟芯片温升，显著低于使用商用碳纤维导热垫的情况，温差高达42°C。
经计算，该材料的等效散热系数相较于商用产品提升了59%至130%。这一数据直观地证明了其在高功率芯片散热场景下的巨大应用潜力，能够有效降低芯片工作温度，保障设备稳定运行。
协同散热机理
该材料的高效散热源于石墨烯与改性石蜡的协同作用。加热初期，改性石蜡层作为“储热池”吸收大量热量，并在相变过程中形成额外的温度梯度。
这种梯度驱动力促使热量快速向邻近的高导热垂直石墨烯层传递，后者则如同一条“热传导高速公路”，将热量迅速从芯片内部导出。这种“储热-导热”的动态协同模式，实现了整体散热效率的最大化。
可靠性与工艺
除了性能突出，该材料的可靠性也经过严苛验证。泄漏测试表明，样品在经历300次熔融-凝固循环后，质量损失极小，展现出优异的形状稳定性和抗泄漏能力。更重要的是，在3600次热循环测试后，其散热性能依旧保持稳定，证明了其长期使用的可靠性。
此外，其采用的逐层辊压组装工艺具有良好的可扩展性，为高性能热管理材料的规模化生产提供了新思路。
