中国粉体网讯 随着高密度芯片和封装技术的不断发展，电子元器件的散热问题日益突出，热界面材料（TIM）作为核心散热产品，市场迎来快速增长。TIM广泛应用于计算机、消费类设备、电信基础设施、汽车等多个领域，主要用于填补散热器件与发热器件之间的微小空隙，降低接触热阻，提升散热效率。
传统导热硅脂、相变材料等热阻普遍＞4 mm²K/W，且这些材料的导热率不足，厚度稍大则热阻快速增大，难以满足需求。为了适应当前和未来AI芯片的散热需求，潜在解决方案包括液态金属和碳基复合材料两大技术路线：液态金属虽热阻≈1 mm²K/W，但存在氧化、泄漏等问题；垂直取向碳材料虽本征热导率＞1000 W/mK，但因材料刚性导致热阻＞10 mm²K/W。
面对上述问题，中山大学材料科学与工程学院的楚盛教授课题组取得相关进展。研究突破性地开发了超声-抛光两步处理工艺：首先通过超声处理使石墨片在介观尺度可控断裂，形成兼具高热导率和柔性的微观结构；再经精密抛光优化表面平整度，显著提升界面接触性能。最终制备的石墨-硅胶复合材料展现出极低总热阻（50 psi：1.8 mm²K/W），高体导热率，优良压缩顺应性以及优异的热循环稳定性。该材料成功解决了传统碳材料压缩性与界面接触性能的矛盾，其导热特性和应用水平极为接近液态金属的水平，为AI芯片散热提供了理想解决方案。
研究亮点
1.经超声-抛光两步处理的样品具有超低热阻（50 psi：1.8 mm²K/W），为迄今为止报道过的最低的固态型导热垫片热阻，热阻水平仅次于液态金属。高体热导率（460 W/mK），高压缩应变（50 psi：45%）以及优异的热循环稳定性。
2.样品经两步处理样品的电竞电脑实际散热效果与液态金属（Galinstan）相当。
3.样品的制备和散热性能提升技术具有简洁高效、低成本、可产业化的特点。
2026年1月28日，中国粉体网将在广东•东莞举办“第三届高导热材料与应用技术大会暨导热填料技术研讨会”。届时，我们邀请到中山大学材料科学与工程学院楚盛教授出席本次大会并作题为《人工智能算力芯片的理想导热界面材料-性能媲美液态金属的全固态石墨烯导热垫片，等效导热率>400W/(m·K)》的报告，报告将重点介绍课题组关于石墨烯导热垫片的最新研究成果。
专家简介
楚盛，中山大学材料科学与工程学院教授。2006年本科毕业于复旦大学物理系，2011年在美国加州大学河滨分校获得电子工程博士学位，2011年-2012年继续在加州大学河滨分校从事博士后研究，2012年入职中山大学任“百人计划”教授，2016年获聘广东省青年珠江学者。发表论文60余篇，包括Nat. Nanotechnol.、ACS Nano、Carbon、ACS Appl. Mater. Interfaces等。研究成果曾被Washington Post, Science today, Scientific American等多家媒体报道。
参考来源：Ping-Jun Luo, Sheng Chu et al.Extremely low thermal resistance in solid state thermal pad from in-situ graphite cracking for high power artificial intelligence chip. Matter (2025).
（中国粉体网编辑整理/石语）
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