石墨烯是目前唯一存在的一种二位自由态原子晶体，它是构筑零维富勒烯，一维碳纳米管，三维体相石墨的sp2杂化碳的基本结构单元，在热学和电学领域都具有较为常规材料优异的性能，所以石墨烯复合材料一度被认为是未来能够取代铝的一种新型散热材料。完整石墨烯的表面是由六元环组成的二维晶体，没有任何不稳定的化学键，并且表面处于惰性状态，是典型的双疏结构，使其难以分散在聚合物基体中。这严重抑制了石墨烯优异性能的发挥与应用。虽然石墨烯有着足够优秀的散热性能，但是石墨烯本身并不具有吸附性，需要有高分子基材起黏合作用，并且添加适量的石墨烯也可以使基体聚合物的力学方面性能得到显著的提升，克服了一般无机填料使用量巨大，且有着不能兼顾延展性，受热性，尺寸稳定性同时提高的缺点。石墨烯基本可以和所有负载金属纳米粒子，氧化物纳米粒子，硫化物纳米粒子形成复合物，并且二者结合会呈现出多种不同的性质，这相当于开创了一个全新的领域。例如，石墨烯和Ag氧化物相结合，可以表现出更好的电催化活性和比电容。石墨烯热固性高导热复合材料，以酚醛树脂为基材复合高性能石墨烯材料，使之成为远超塑料的高导散热、高导电、强腐蚀的新型复合材料，综合性能甚至能够媲美金属合金。目前在石墨烯复合材料的研究中集中于石墨烯高分子聚合物复合材料和石墨烯基无机纳米复合材料，而随着对石墨烯研究的深入，石墨烯增强体和块体金属氧化物复合材料中的应用也逐渐吸引着人们去深入研究。下图所示为石墨烯高导热复合材料的典型特点。
1 石墨烯复合材料散热器与传统材料散热器对比
石墨烯-聚合物基散热复合材料具有以下几个优点：（1）质量轻。聚合物基/石墨烯散热器复合材料仅有铝基散热器质量的一半,非常适合于LED灯具的轻量化以及电子器件的微型化。（2）成本低。聚合物基/石墨烯散热复合材料使用各种类型的工程塑料为原料，基于原材料的成本低廉，所以对生产设备的要求也较低。（3）工艺简单。铝合金型材的生产工艺包括熔铸、挤压和氧化三个过程以及时效强化等等，费时费力。聚合物基石墨烯散热复合材料可以在低至200℃一次性注朔成型，工艺简单，既不需要熔炼铝合金时的高温，也不需要等待漫长的时效强化过程。（4）韧性好。石墨烯是一种非常坚固的已知材料，具有良好的韧性。所以石墨烯散热器的表面也更加坚固强韧。不仅如此石墨烯还具有极高的导热系数和热辐射系数。单层石墨烯的热导率可达5300W/mK，不但优于碳纳米管，而且远高于热导率最高的银、铜和金、铝等，因此石墨烯以导热塑料或薄膜的形式发展会具有很大的散热潜力。石墨烯导热塑料的发展可作为各种电器设备（如LED灯）外壳散热等不同散热需求提供性能更好的新型散热产品。（5）导电性好。由于石墨烯只有一层原子，产生了全新的电学属性。石墨烯电阻率很低，电子能在其中高效运动。石墨烯复合材料散热器融合了石墨烯导电性能好的优势与电子元件、设备的进一步结合，大大增强储电设备的储电率，提高了电子设备的储电性能。图2为棚顶灯石墨烯散热器。（6）可持续发展。相较于传统金属散热，石墨烯散热在原料上更加的环保，石墨烯是一种二维晶体，是由碳原子紧密排列而成的六边形网格平面，看似蜂窝结构。生物质制备石墨烯的原料非常丰富，产品分散性较好，易于储存，生物质石墨烯的生产过程没有强氧化剂氧化和化学还原过程，散热器压铸工艺环节简洁，不仅避免了环境污染，实现绿色生态制造，而且产品中不存在化学物质残留。大幅度提高产品使用的生物安全性，是典型的环保材料。
2 石墨烯材料的应用
自从安德烈•盖姆和康斯坦丁•诺沃肖洛夫，使用微机械剥离法从石墨中成功地分离出石墨烯，在2010年共同获得诺贝尔物理学奖，全球就开始了石墨烯的研制、改进和应用。知名大企与各国政府都对石墨烯产业予以厚望。众多国家陆续布局石墨烯，抢占产业制高点。目前，已有80多个国家投入到石墨烯的研发与生产中。虽然中国拥有全球前端的石墨烯量产能力，但是至今市场对石墨烯的应用并不普及，相关中大型企业也较少，还没有大量商品上市。现阶段，我国石墨烯产业仍处于培育及平缓发展阶段，下游终端不知应该如何应用。但总体而言，石墨烯产业的市场前景广阔，发展潜力巨大。
石墨烯复合材料散热器的产业趋势。在石墨烯多样化的应用领域中，石墨烯复合材料散热器在电子产品中的应用如同众多石墨烯产品发展中遇到的瓶颈大同小异。一旦解决行业痛点，将迎来行业春天，企业获得红利的同时，也能够促成我国高精尖制造业达成质的飞跃。石墨烯的新概念，市场不是一朝一夕就能消化的，其在不同领域的应用但需要一个市场适应与验证期。在此过程中，为推进石墨烯复合材料散热器的产业化发展，需要不懈努力与工匠精神的融合：（1）把握国际主流方向，正确审视国内石墨烯产业的发展方向和现状，遵循正确的科学市场规律，积极响应石墨烯相关政策号召，及时对石墨烯复合材料散热器产业进行调整与规划。（2）重点突破石墨烯复合材料散热器产业发展的关键技术，加大科技投入，加强专利的前瞻布局和质量提升。各省各区组建石墨烯产业知识产权联盟, 积极引导、大力支持研发团队和企业申请石墨烯专利，特别是PCT专利，由此加强对石墨烯产业的保护。（3）在市场中招商引资，积极鼓励社会资本参与石墨烯产业项目投资。为石墨烯复合材料散热器的研发创造发展条件，提供稳定的发展环境。（4）积极引进国内外产业创新团队和龙头企业,同时不断将国内的合格优秀的产品投入海外市场。培育一批石墨烯领域的领军型创业创新人才和团队,由点及面，加快全国石墨烯战略性新兴产业的成长与壮大，为石墨烯复合材料散热器的发展助力。（5）在实践过程中，不断实验与总结，以精细缜密的数据作为产品支撑，由此加快市场对石墨烯产品的接纳，扩大石墨烯复合材料散热器的市场占有率。
3 结语
基于石墨烯的特性进行创新，将石墨烯复合材料散热器应用于电子器件，如电脑散热片、LED灯散热板等，相对于传统散热器实现了产品更简工艺、更快散热、更低价格、更加环保，优化电子产品的同时也革新了传统散热体系。
