石墨邦 2019-03-01

刚刚过去的2019年春晚，大家一定还记忆犹新。而春晚首当其冲的“黑科技”应是首次采用5G+4K网络视频传输，实现了4096*2160超高清分辨率视频内容的实时传播，使人们首次直观地体验到了5G的魅力。

5G到来，智能手机的“热量”将何去何从？

在智能手机普及之前的1G和2G时代，手机较少受到散热方面的技术困扰。但随着3G智能机时代的来临，手机硬件配置越来越高，CPU不断向多核高性能方向升级，通信速率不断提升，以及不断追求手机的轻薄化、小型化，带来的散热需求也不断上升，先后出现了导热硅脂、导热凝胶、导热石墨片、多层石墨膜和热管散热等新材料和散热器件。而对于即将到来的5G高速传输通信，散热问题将成为智能手机前行的最大阻力。

华为轮值CEO徐直军先生曾表示：“仅从芯片耗电量看，5G是4G的2.5倍。”这意味着手机的导热、散热将是一个巨大的挑战！

高导热石墨材料将助力5G智能手机突破“散热”难题！

导热材料用于发热源和散热器的接触界面之间，提高热传导效率，从而有效解决整个高功率电子设备的散热问题，提高电子产品的工作稳定性及使用寿命。

高导热石墨材料因其碳原子结构具有独特的晶粒取向，可沿两个方向均匀导热，具备极其优异的平面导热性能，导热系数远远高于一般的纯铜。石墨晶体的片层状结构可很好地适应任何表面，同时具有密度低（轻量化）、高比热容（耐高温）、长期可靠等优点。

在智能手机的导热和散热材料中，综合性能和成本考虑，石墨材料是散热解决方案的首选材料。

       比重轻：1.0-1.9g/cm3（密度相当于铜的1/4到1/10，铝的1/1.3到1/3）；

　　低热阻，柔软且容易裁切（可反复弯曲）；

　　超薄性：厚度（0.025-0.1mm）；

　　表面可以与金属、塑胶、不干胶等其他材料组合以满足更多的设计功能和需要。

导热系数通常理解就是导热的快慢，对于散热器来说，越快越好，即数值越大越好；

　　比热容反映了质量相等的不同物质升高（或降低）相同的温度时，吸收（或放出）的热量并不相同，物质的比热容越大，吸收（或放出）的热量越多；

      密度越小，相同体积下物质质量较轻。

由两幅图可看出，导热率当面，石墨散热膜比传统的散热材料存在很大优势；其次，石墨膜测试数据显示，其具有温度低，温差小、速度快、时间段、迅速降温、冷却、比热容小等特性。

导热石墨材料又被分为天然石墨膜和人工合成石墨膜，或许大家会觉得两种都是石墨制品应该不会有特别大的区别！如果这样想那可就大错特错了。接下来我们将从几个方面，来了解一下天然石墨膜和人工合成石墨膜的基本区别：

1、颜色差异

可以看到天然石墨膜的颜色较暗，而人工石墨片的颜色是偏浅白色的。

    2、石墨密度

在显微镜下的天然石墨膜明显比人工的要粗糙的多。因为人工石墨膜在合成时的杂质较少且密度要高于天然石墨膜。人工合成石墨导热系数是700~1500w，而天然石墨导热系数只有300~700w。

3、价格差异

人工石墨膜：人工石墨制造比天然石墨复杂且制作成本昂贵，故一般行业产品的需求都不会接受其成本。

天然石墨膜：天然石墨膜价格和其效果都能让行业使用者接受并信服，故天然石墨膜已经在各行业用的非常成熟广泛。

人工石墨膜和天然石墨膜两种材料都是水平向导热传导的材料，由于人工石墨膜烧结需要高温与天然石墨膜相比暂时成本较高，所以成本价格方面天然石墨片更有优势，导热方面则是人工合成的石墨片更有优势。

人工石墨导热膜制备工艺核心是PI膜炭化和石墨化过程

高导热石墨材料及器件的国外厂商主要有日本松下、Graftech等企业。　

• Panasonic（日本松下）：日本松下从1998年起开始开发生产PGS石墨膜，2012年成功开发出厚度仅为10µm厚的石墨产品。

• Graftech：建于1886年，世界上最大的石墨电极生产商，也是世界上最大的石墨碳素制品供应商，1996年在纽约交易所上市。

高导热石墨材料及器件的国内厂商主要有碳元科技、中石科技、飞荣达等企业。

• 碳元科技：成立于2010年8月，专注于高散热石墨膜等相关产品的技术研发与生产，建有江苏省高导热石墨膜工程技术研究中心。

• 中石科技：成立于1997年，主要产品包括导热材料、EMI屏蔽材料等。

目前，石墨导热材料行业还主要集中在日本松下等全球知名的企业手中，国内企业在该领域的起步相对要晚，技术积累性较差。但整体来看如中石科技、碳元科技等国内新型企业正在逐步切入该领域，以取得部分市场占有率。

     未完（字数限制），请接着看《5G浪潮下 高导热石墨材料迎发展良机02》