三维石墨烯复合相变材料的研究进展

摘要

近十年来，新兴电子产业对设备材料的高导热性能提出迫切需求。相变材料(PCM)因其在储能和热管理领域的巨大潜力而备受关注，但其固有的低热导率限制了其在高功率密度场景中的应用。三维石墨烯凭借其优异的热传导性能和独特的三维互联网络结构，成为提升PCM性能的理想填料。本文系统综述了三维石墨烯复合PCM的研究进展，首先，介绍了三维石墨烯的多种制备策略及其优缺点，重点阐述三维石墨烯通过构建连续导热网络(涉及骨架传导优化和界面工程)显著提升复合材料热导率的机制;其次，详细评述了复合PCM的主流制备工艺及其对材料定形能力、热稳定性和性能的影响;再次，探讨了三维石墨烯赋予复合PCM优异光热转换性能的机理，评估其在电子设备热管理、激光器散热及电池温控等多场景中的应用性能与优化方向;最后，指出当前研究在长效稳定性、规模化制备成本、系统集成模型等方面仍面临挑战，未来研究应着力于开发低温原位组装工艺降低能耗、利用人工智能优化多目标参数组合、探索石墨烯缺陷工程等，以推动三维石墨烯复合PCM的实用化进程。

关键词

三维石墨烯 / 相变材料 / 导热性能 / 热管理