6月5日下午，筆者在浙江大學(xué)高分子系的實(shí)驗(yàn)室里，見(jiàn)到了這一神秘材料：它的導(dǎo)熱率最高達(dá)到2053W/mK(瓦/每米每度)——可以媲美目前世界上導(dǎo)熱最有優(yōu)勢(shì)的材料金剛石，創(chuàng)造了世界上宏觀材料導(dǎo)熱率的新紀(jì)錄;同時(shí)還具有超柔性，可被反復(fù)折疊6000次，承受彎曲十萬(wàn)次。
這就是浙江大學(xué)高分子系高超教授團(tuán)隊(duì)制造出的一種新型材料“石墨烯膜”材料，它解決了宏觀材料高導(dǎo)熱和高柔性不能兼顧的世界性難題。
在新一期《先進(jìn)材料》(《AdvancedMaterials》，材料科學(xué)領(lǐng)域的國(guó)際領(lǐng)先學(xué)術(shù)雜志之一)上，高教授團(tuán)隊(duì)發(fā)表了相關(guān)的論文，這種新材料，有望在新一代柔性電子器件、航空航天等領(lǐng)域獲得重要應(yīng)用。
要不冷酷到底要不脆弱不堪
大多數(shù)的電子器件，有“直男”的性格：導(dǎo)熱能力強(qiáng)，但不夠柔韌。比如有些無(wú)機(jī)陶瓷晶體材料，導(dǎo)熱率非常高，但卻脆弱得很。好像男人長(zhǎng)得高帥，但太大男子主義，一言不合就崩掉;
再比如金屬材料，雖然具有好的延展性，但其導(dǎo)熱率最高值約為429W/mK。這種材料如果是“男子”，男友力高，吵架會(huì)讓著你，但是不高冷。
直到英國(guó)曼徹斯特大學(xué)AndreGeim和KonstantinNovoselov兩位教授發(fā)現(xiàn)了溫柔與高冷兼得的石墨烯，才解決了這個(gè)問(wèn)題，他們兩位因此獲得2010年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。
人們發(fā)現(xiàn)了“理想男友”，石墨烯這種碳材料，為解決“兼顧導(dǎo)熱性與柔韌性”，提供了理論上的可能。
但遺憾的是，目前已報(bào)道的粉體型石墨烯，片小、缺陷多。用它們組裝而成的宏觀材料，導(dǎo)熱率和柔韌性都欠佳，還比不上已經(jīng)商業(yè)化的石墨膜。
石墨膜是什么?它就用在你的手機(jī)背板上。它的散熱性基本能夠承受住手機(jī)高功率工作，頂多是在打游戲時(shí)候有點(diǎn)發(fā)燙;一般的石墨膜在柔韌性上，還能和塑料拼一拼——彎一彎沒(méi)問(wèn)題，但折疊幾次，就會(huì)斷掉。
到底牛在哪里和石墨膜PK一下
不過(guò)，作為一支潛力股，石墨烯當(dāng)然不會(huì)被輕易放棄，這從石墨烯概念股受到市場(chǎng)關(guān)注就可見(jiàn)一斑。
2013年，高超團(tuán)隊(duì)制備出世界上最輕固態(tài)材料碳海綿。報(bào)道問(wèn)世當(dāng)天，石墨烯相關(guān)的內(nèi)地股票全線飄紅。
而這一次，高超團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造性地提出了“大片微褶皺”的新思路，制備出石墨烯膜——把大片石墨烯交錯(cuò)壘疊起來(lái)，制作成宏觀石墨烯膜，可實(shí)現(xiàn)高導(dǎo)熱率;然后給石墨烯膜加入微褶皺結(jié)構(gòu)，使材料在拉伸彎折時(shí)有足夠的拉伸空間，就可確保高柔性。
昨天，在浙大的實(shí)驗(yàn)室里，錢(qián)報(bào)記者第一次近距離看到了石墨烯膜，顏色跟海苔差不多，柔軟得像布料。
效果怎樣?高超團(tuán)隊(duì)買(mǎi)了一只目前市場(chǎng)上號(hào)稱背板散熱膜最先進(jìn)的手機(jī)。用手機(jī)背后的石墨膜，和他們制備的石墨烯膜進(jìn)行了比對(duì)測(cè)試：
先比導(dǎo)熱性。同樣是玩游戲《王者榮耀》，通過(guò)石墨膜散熱的那只手機(jī)，測(cè)量到背板CPU處的溫度大概是39℃。而換成用上石墨烯膜的手機(jī)，背板溫度33℃。
雖然只有6℃的差值，但一般來(lái)講，手機(jī)體溫提高8-10℃，“發(fā)高燒”的頻率越高，報(bào)廢期限就來(lái)得越快。而電子產(chǎn)品失效率，50%以上是由于高溫。
再比柔韌性。目前最牛的石墨膜材料，可以在同一個(gè)地方正反方向共折疊6次。而高超團(tuán)隊(duì)的石墨烯膜，可以耐受10萬(wàn)余次的彎曲，同時(shí)不影響其導(dǎo)熱導(dǎo)電性能。更神奇的是，在反復(fù)折疊6000次后，這張石墨烯膜仍沒(méi)有斷裂。
將來(lái)，人類的事業(yè)仍然關(guān)乎腳踏實(shí)地的地球生活和仰望星空的探索事業(yè)。
可以想象一下，如果要手機(jī)像手鐲一樣隨意彎扣在手腕上，至少作為導(dǎo)熱用的石墨烯膜已經(jīng)攻克了這一難題。
更高端的應(yīng)用，還可以體現(xiàn)在探索宇宙奧妙上，飛出外太空的航天器，還面臨節(jié)省材料、減少重量，面朝、背對(duì)太陽(yáng)產(chǎn)生巨大溫差等問(wèn)題，有一種可以屈伸又高導(dǎo)熱性的材料，可以一并解決這些問(wèn)題。
