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上海卷柔新技术光电有限公司是一家专业研发生产光学仪器及其零配件的高科技企业，公司2005年成立在上海闵行零号湾创业园区，专业的光电镀膜公司，技术背景依托中国科学院，卷柔产品主要涉及光学仪器及其零配件的研发和加工；光学透镜、反射镜、棱镜，平板显示，安防监控等光学镀膜产品的开发和生产，为全球客户提供上等的产品和服务。
据悉，在过去的几十年里，随着更薄、更轻、更灵活和更坚固的设备的发展，电子技术取得了巨大的进步。然而，随着设备变得越来越薄，容纳内部工作组件的空间也越来越小。这造成了薄膜器件散热不当的问题，因为传统的散热器材料体积庞大，无法集成到其中。因此，需要薄而柔韧的热扩散材料，并且可以在薄膜器件中实现以实现有效的散热。 在一项新的研究中，来自日本的科学家利用液相三维模式设计了由纤维素纳米纤维基质和碳纤维填料制成的柔性热扩散薄膜。制备的薄膜在平面方向上具有较大的导热系数各向异性，促进了散热，避免了热源之间对薄膜电子器件的热干扰。 来源：Kojiro Uetani from TUS, Japan 他们通过CFs和海鞘衍生的CNF水悬浮液的液体三维模式合成了单轴排列的CF/CNF复合薄膜，并证明了薄膜平面的热导各向异性。在薄膜上安装了顶发射型粉末电致发光装置，并对其散热性能进行了测试。拟合两个近似热源，同时评价两个热源之间的隔热性能和不同方向的散热性能。此外，通过在特定温度下热处理从复合膜中提取CF，并研究其作为导热填料的重复使用性。 “对于以高密度安装多个器件的基板，有必要控制热扩散方向，并在器件之间进行隔热的同时找到有效的散热路径。因此，开发在面内导热系数中具有高各向异性的基底膜是一个重要的目标。“日本东京理科大学（TUS）的初级副教授Kojiro Uetani解释说。 定向CF/CNF复合膜。（a）液相3D图案设置和（b）使用的图案程序。（c）在定型后轻轻移除凝块时，定型凝胶的外观。（d）通过干燥带图案的凝胶形成对准CF10膜。（e）校准CF10和Random-CF10薄膜中的CF对准角度分布。（f）每个胶片过滤器侧的高度轮廓。（g） CF/CNF薄膜在各个方向上的热导率。（h）平面内导热系数和（i）不同2D材料的导热系数与填料含量的平面内各向异性。 他们的研究发表在ACS上。在研究中，报告了一种新开发的由纤维素纳米纤维和碳纤维填料制成的纳米复合膜，该薄膜表现出优异的面内各向异性导热性。 选择具有高导热性的基质也很重要。据报道，从幔虫中提取的纤维素纳米纤维（CNF）比传统聚合物具有更高的导热性（约2.5 W / mK），使其适合用作散热材料。正如用铅笔在纸上书写的能力所表明的那样，纤维素对碳材料具有高亲和力，并且易于与CF填料结合。例如，疏水性CF本身不能分散在水中，但在CNF存在下，它很容易分散在水中。因此，该团队选择了生物基的ascidian（海鞘）衍生的CNF作为基质。 CF/CNF薄膜上形成的顶部发射粉末EL器件的散热试验。 对于材料合成，该团队制备了CF和CNF的水悬浮液，然后使用了一种称为液体3D图案化的技术。该过程产生了一种纳米复合材料，该纳米复合材料由具有一氧化碳对齐的碳纤维的纤维素基质组成。为了测试薄膜的导热性，该团队使用了激光点周期性加热辐射测温法。他们发现，该材料表现出433%的高面内热导率各向异性，对准方向的电导率为7.8 W / mK，面内正交方向的电导率为1.8 W / mK。他们还在CF / CNF薄膜上安装了粉末电致发光（EL）器件，以演示有效的散热效果。此外，纳米复合膜可以冷却两个紧密放置的伪热源，而没有任何热干扰。 两个接近热源的散热试验。 除了优异的热性能外，CF/CNF薄膜的另一个主要优点是它们的可回收性。研究人员能够通过燃烧纤维素基质来提取CF，从而可以重复使用。总体而言，这些发现不仅可以作为设计具有新颖散热模式的2D薄膜的框架，还可以促进该过程的可持续性。 来源：Thermal Diffusion Films with In-Plane Anisotropy by Aligning Carbon Fibers in a Cellulose Nanofiber Matrix, ACS Applied Materials & Interfaces (2022). DOI: 10.1021/acsami.2c09332
据悉，在过去的几十年里，随着更薄、更轻、更灵活和更坚固的设备的发展，电子技术取得了巨大的进步。然而，随着设备变得越来越薄，容纳内部工作组件的空间也越来越小。这造成了薄膜器件散热不当的问题，因为传统的散热器材料体积庞大，无法集成到其中。因此，需要薄而柔韧的热扩散材料，并且可以在薄膜器件中实现以实现有效的散热。
在一项新的研究中，来自日本的科学家利用液相三维模式设计了由纤维素纳米纤维基质和碳纤维填料制成的柔性热扩散薄膜。制备的薄膜在平面方向上具有较大的导热系数各向异性，促进了散热，避免了热源之间对薄膜电子器件的热干扰。
来源：Kojiro Uetani from TUS, Japan
他们通过CFs和海鞘衍生的CNF水悬浮液的液体三维模式合成了单轴排列的CF/CNF复合薄膜，并证明了薄膜平面的热导各向异性。在薄膜上安装了顶发射型粉末电致发光装置，并对其散热性能进行了测试。拟合两个近似热源，同时评价两个热源之间的隔热性能和不同方向的散热性能。此外，通过在特定温度下热处理从复合膜中提取CF，并研究其作为导热填料的重复使用性。
“对于以高密度安装多个器件的基板，有必要控制热扩散方向，并在器件之间进行隔热的同时找到有效的散热路径。因此，开发在面内导热系数中具有高各向异性的基底膜是一个重要的目标。“日本东京理科大学（TUS）的初级副教授Kojiro Uetani解释说。
定向CF/CNF复合膜。（a）液相3D图案设置和（b）使用的图案程序。（c）在定型后轻轻移除凝块时，定型凝胶的外观。（d）通过干燥带图案的凝胶形成对准CF10膜。（e）校准CF10和Random-CF10薄膜中的CF对准角度分布。（f）每个胶片过滤器侧的高度轮廓。（g） CF/CNF薄膜在各个方向上的热导率。（h）平面内导热系数和（i）不同2D材料的导热系数与填料含量的平面内各向异性。
他们的研究发表在ACS上。在研究中，报告了一种新开发的由纤维素纳米纤维和碳纤维填料制成的纳米复合膜，该薄膜表现出优异的面内各向异性导热性。
选择具有高导热性的基质也很重要。据报道，从幔虫中提取的纤维素纳米纤维（CNF）比传统聚合物具有更高的导热性（约2.5 W / mK），使其适合用作散热材料。正如用铅笔在纸上书写的能力所表明的那样，纤维素对碳材料具有高亲和力，并且易于与CF填料结合。例如，疏水性CF本身不能分散在水中，但在CNF存在下，它很容易分散在水中。因此，该团队选择了生物基的ascidian（海鞘）衍生的CNF作为基质。
CF/CNF薄膜上形成的顶部发射粉末EL器件的散热试验。
对于材料合成，该团队制备了CF和CNF的水悬浮液，然后使用了一种称为液体3D图案化的技术。该过程产生了一种纳米复合材料，该纳米复合材料由具有一氧化碳对齐的碳纤维的纤维素基质组成。为了测试薄膜的导热性，该团队使用了激光点周期性加热辐射测温法。他们发现，该材料表现出433%的高面内热导率各向异性，对准方向的电导率为7.8 W / mK，面内正交方向的电导率为1.8 W / mK。他们还在CF / CNF薄膜上安装了粉末电致发光（EL）器件，以演示有效的散热效果。此外，纳米复合膜可以冷却两个紧密放置的伪热源，而没有任何热干扰。
两个接近热源的散热试验。
除了优异的热性能外，CF/CNF薄膜的另一个主要优点是它们的可回收性。研究人员能够通过燃烧纤维素基质来提取CF，从而可以重复使用。总体而言，这些发现不仅可以作为设计具有新颖散热模式的2D薄膜的框架，还可以促进该过程的可持续性。
来源：Thermal Diffusion Films with In-Plane Anisotropy by Aligning Carbon Fibers in a Cellulose Nanofiber Matrix, ACS Applied Materials & Interfaces (2022). DOI: 10.1021/acsami.2c09332
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