近日，上海先进热功能材料工程技术研究中心谢华清教授、于伟教授团队通过将石墨烯掺入基于聚丙烯酸酯的双交联水凝胶中，获得了一种新型的热界面材料。在水凝胶中引入石墨烯可以提高热界面材料的导热系数，增强水凝胶的拉伸性能。复合导热水凝胶具有自修复特性，精准满足热界面材料的动态工作环境。结果表明：当压力在 35°C 下从 10 Psi 增加到 50 Psi 时，接触热阻降低到0.069 K?cm2/W。 在一定压力下，温度对接触热阻的影响很小。总体而言，接触热阻仍然很低 (0.5–0.9 K?cm2/W)。 通过稳态热分析模拟和红外热成像，复合水凝胶在高导热率和低接触热阻的综合作用下表现出优异的热管理性能。

图1 石墨烯水凝胶的机理图

图2 石墨烯水凝胶的制备图及表征测试

图3 石墨烯水凝胶自修复性能测试

图4 （a-b）石墨烯水凝胶在温度和压力梯度下的接触热阻测试 (c)石墨烯水凝胶的性能分布 （d）不同类型产品的接触热阻值

   图4(a)显示了在30℃时，压力对石墨烯导热水凝胶TCR的影响。在这个温度下，当水凝胶开始接触，TCR为 4-12 K?cm2/W(10 Psi)。当压力逐渐增大，复合材料水凝胶的的接触面积增加，TCR开始逐渐下降。在压力为 50 Psi 的下，复合材料的TCR 降至最小值约0.06–0.2 K?cm2/W。温度是影响 TCR 的重要参数。图4(b)显示了在 30 Psi 压力下温度对 TCR 的影响。当压力为 30 Psi，导热水凝胶的 TCR 为基本上处于低水平。图4（c）比较了纯水凝胶和复杂石墨烯水凝胶的性能，可以看出石墨烯的负载在一定程度上提高了复合材料的热导率和机械性能。于此同时，我们比较了相关文献和工业化产品，我们设计的石墨烯水凝胶具有优异的低热阻性能，同时也表现出良好的热管理性能。

   以上成果发表在International Communications in Heat and Mass Transfer，上海第二工业大学硕士研究生杨家伟为第一作者，上海第二工业大学能源与材料学院谢华清教授、于伟教授为共同通讯作者。Title：Graphene double cross-linked thermally conductive hydrogel with low thermal contact resistance, flexibility and self-healing performance，International Communications in Heat and Mass Transfer 127 (2021) 105537，DOI：https://doi.org/10.1016/j.icheatmasstransfer.2021.105537