康飞宇教授团队十几年研究成果的总结：《低维碳基导热材料》

随着我国电子产业的快速发展，对快速散热需求激增，散热 不良将导致电子元器件的可靠性大打折扣。纳米科学和技术的发展使材料的有序化结构设计和功能导向组装成为可能，从而有助于制备出具有高导热能力的热界面材料，提高芯片及电子元器件运行可靠性。以纳米碳基材料为代表的高导热材料，具有热导率高、加工性能良好、成本可控等特点，被广泛地应用于各种芯片和电子元器件的均热散热。但是，传统的碳材料在应用中，由于结构单一、各向异性、无序且不绝缘等性能局限，难以解决高功率、高性能电子器件的散热难题，从而限制了电子产品的效率和寿命。要实现新型电子产品的散热突破，必须在材料构建和应用时解决以下共性问题：①优化碳纳米结构，解决导热差的问题；②解决界面可控调制、导热网络构建与各向异性问题；③解决器件集成化过程中材料复合化和功能协同问题。

为了解决以上共性问题，清华大学康飞宇教授团队与合作者提出了“低维碳基导热材料”的设计、制备、多功能构建的总体思想，并且探究其在芯片、大功率LED、电动车电源热管理方面的应用。

超洁净石墨烯薄膜的制备方法

智能手机中“热界面材料 + 热管/VC + 石墨膜”立体散热方案

石墨膜在手机散热均热中的效果对比

导热散热碳材料是指一类具有高导热性和良好散热性能的碳基材料，包括柔性石墨膜、石墨烯膜、碳纳米管等。这些材料因其优异的热导率和轻量化特性，广泛应用于电子器件、热管理系统和高性能计算机中。20 世纪中期，科学家们发现石墨具有优异的导热性能，随着纳米技术的发展，石墨烯和碳纳米管等新型碳材料相继被发现，并展现出更为优异的导热特性。石墨烯的热导率高达2000 W/(m·K)，比金属铜高一个数量级。高性能智能手机需要高效散热系统来维持稳定运行。在工业化应用中，制备石墨烯厚膜和柔性石墨薄膜是两个重要的方向。其他低维材料如氮化硼膜、类金刚石膜由于具有高导热性同时兼有电绝缘性，近年来也得到了发展与应用。

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低维碳基导热材料购买

康飞宇等著

北京: 科学出版社, 2025. 5

(低维材料与器件丛书 / 成会明总主编)

ISBN 978-7-03-082345-8

《低维碳基导热材料》基于作者多年在碳材料领域的科研工作，结合国内外的最新科研成果，力图系统深入地介绍和分析低维碳基材料在热管理领域的研究现状和发展趋势。

全书共分十章，内容涵盖了热模拟与测量，如低维材料传热性能测量、热管理模拟；低维高导热碳材料，如石墨烯、碳纳米管、泡沫碳，人造金刚石薄膜，类金刚石碳膜；其他纳米材料，如纳米氧化物、碳化物与氮化物导热材料；应用方面，如相变储能材料及其应用、电子封装与热管理工程、碳基芯片界面传热材料与技术、消费电子产品热管理技术等。

本书在撰写过程中得到了国内外许多同行的支持和帮助，特别是作者所在实验室的老师、博士后、博士生的帮助与配合。第2 章和第6 章由祝渊博士执笔，第3 章由孙波副教授执笔，第8 章由杨诚副教授执笔，第9 章由林正得研究员执笔，第10 章由杜鸿达副教授执笔，其余章节由康飞宇教授执笔。陈玉琴女士为全书的画图和校对做出了重要贡献。在此，对大家的倾力相助表示衷心的感谢。

本书内容丰富、系统性强，适合材料学专业的高等院校师生作为科研学习资料和教学参考书，对从事热管理设计、高导热材料研发、热管理工程应用方面的科研人员和相关企业的技术人员也具有重要的参考价值。

本文摘编自《低维碳基导热材料》（康飞宇等著. 北京 : 科学出版社, 2025. 5）一书“前言”，有删减修改，标题为编者所加。

(低维材料与器件丛书 / 成会明总主编)

ISBN 978-7-03-082345-8

责任编辑：翁靖一

本书为“低维材料与器件丛书”之一。低维材料，由于其自身的导热性质及结构可控性，一直以来在热管理方面得到了很好的应用。低维碳基材料具有优异的导热性能，可以广泛应用于芯片、电子元器件、电源系统、大功率发光二极管（LED）等散热与管理。本书是基于作者及团队在低维材料的导热性能及其热管理应用领域十几年研究成果的总结，并对国内外该领域最新研究进展进行了综述和系统分析，重点阐述了各种低维高导热碳材料的制备与应用，并对其他纳米碳材料在热管理方面的应用进行了归纳与总结，最后探索了相变储能材料及其应用、电子封装与热管理工程、碳基芯片界面传热材料与技术、消费电子产品热管理技术等，对该领域的研发具有一定的学术价值。

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低维材料与器件丛书

（本文编辑：刘四旦）

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