中國粉體網(wǎng)訊 從智能手機(jī)的發(fā)熱降頻到電動汽車的電池?zé)崾Э�，從航天器的極端溫度挑戰(zhàn)到超算中心的海量散熱需求，熱管理問題無處不在。
浙江大學(xué)高分子科學(xué)與工程學(xué)系的高超教授，正是這樣一位用石墨烯編織未來散熱科技的"魔術(shù)師"。他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)在石墨烯導(dǎo)熱材料領(lǐng)域取得了一系列突破性成果，不僅創(chuàng)造了宏觀材料導(dǎo)熱率的新紀(jì)錄，更為極端環(huán)境下的熱管理提供了創(chuàng)新解決方案。
圖源：浙江大學(xué)官網(wǎng)
高超，散熱科技的"魔術(shù)師"
高超，浙江大學(xué)高分子科學(xué)與工程學(xué)系求是特聘教授、博士生導(dǎo)師，浙江大學(xué)高分子科學(xué)研究所所長，浙江大學(xué)先進(jìn)纖維材料研究中心主任，浙江大學(xué)納米高分子團(tuán)隊(duì)創(chuàng)建人及負(fù)責(zé)人，國家杰出青年基金獲得者，杭州高烯科技有限公司創(chuàng)始人、首席科學(xué)家。
主要從事石墨烯化學(xué)與宏觀組裝材料等方面的研究，積極推進(jìn)石墨烯科研成果的產(chǎn)業(yè)化。發(fā)明了石墨烯纖維、石墨烯柔性薄膜、石墨烯氣凝膠、石墨烯無紡布、石墨烯/硅室溫寬光譜光電探測器等原創(chuàng)成果。在Science、Nat. Electron.、Sci. Adv.、Nat. Commun.、Adv. Mater.等國際知名期刊發(fā)表學(xué)術(shù)論文260余篇，連續(xù)五年入選科睿唯安全球“高被引科學(xué)家”。編著《石墨烯宏觀材料及應(yīng)用》著作一本。承擔(dān)國家基金委重大、重點(diǎn)、杰青項(xiàng)目等科研項(xiàng)目十多項(xiàng)。授權(quán)中國發(fā)明專利兩百余件、國際專利十余件，完成78項(xiàng)專利權(quán)轉(zhuǎn)讓。通過產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新，建成了全球首條IGCC認(rèn)證的單層氧化石墨烯量產(chǎn)線，創(chuàng)制了第四代纖維—石墨烯康護(hù)纖維，打通了石墨烯的料材器用全鏈條，實(shí)現(xiàn)了規(guī)�；瘧�(yīng)用。
突破極限，從實(shí)驗(yàn)室到工業(yè)應(yīng)用
作為浙江大學(xué)高分子科學(xué)與工程學(xué)系的教授和博士生導(dǎo)師，高超教授長期致力于石墨烯及其宏觀組裝材料的研究工作。
2017年，高超團(tuán)隊(duì)在《Advanced Materials》上發(fā)表的研究成果震驚了材料學(xué)界——他們成功研發(fā)出一種高導(dǎo)熱超柔性石墨烯組裝膜，導(dǎo)熱率最高達(dá)到2053W/mK，接近理想單層石墨烯導(dǎo)熱率的40%，創(chuàng)造了當(dāng)時宏觀材料導(dǎo)熱率的新紀(jì)錄。這種材料由微褶皺化大片石墨烯組裝而成，具有超柔性，可被反復(fù)折疊6000次，承受彎曲十萬次，解決了宏觀材料高導(dǎo)熱和高柔性不能兼顧的世界性難題。
浙江大學(xué)博士生彭蠡在展示用高導(dǎo)熱超柔性石墨烯膜折疊而成的“千紙鶴”
高超教授的研究從不滿足于實(shí)驗(yàn)室的小規(guī)模制備，他始終將目光投向工業(yè)化生產(chǎn)和實(shí)際應(yīng)用。2020年至2024年間，高超團(tuán)隊(duì)在石墨烯纖維和石墨質(zhì)膜的規(guī)�；苽浞矫嫒〉昧艘幌盗兄匾M(jìn)展，為導(dǎo)熱材料的工業(yè)化應(yīng)用鋪平了道路。
在“復(fù)合流場濕法紡絲”方法的基礎(chǔ)上，高超團(tuán)隊(duì)開發(fā)出了規(guī)模化制備高導(dǎo)熱石墨烯纖維長絲的技術(shù)，所得石墨烯纖維絲具有良好的綜合性能，包括抗拉強(qiáng)度1.4 GPa、密度1.93 g/cm³、導(dǎo)電率4.1×10⁵S/m和導(dǎo)熱率1204 W/mK。這一成果發(fā)表在《Carbon》期刊上，標(biāo)志著石墨烯纖維從實(shí)驗(yàn)室走向工業(yè)化生產(chǎn)的重要一步。
2024年，高超團(tuán)隊(duì)在《Advanced Functional Materials》上報道了另一項(xiàng)重要突破——他們采用無縫鍵合組裝策略，將輕質(zhì)高導(dǎo)熱的石墨烯薄膜和三元金屬納米層作為組裝單元，通過界面組成和結(jié)構(gòu)設(shè)計，獲得了極端條件下雙向高導(dǎo)熱且結(jié)構(gòu)超穩(wěn)定的石墨烯基厚膜。當(dāng)厚度為250μm時，其面內(nèi)和面外熱導(dǎo)率分別高達(dá)925.75 W/(mK)和7.03 W/(mK)。在77K至573K的數(shù)百次高/低溫沖擊后，這種材料的結(jié)構(gòu)和導(dǎo)熱性能表現(xiàn)出顯著的穩(wěn)定性。
石墨烯基厚膜的無縫鍵合組裝策略
這些突破不僅停留在論文和專利層面，高超團(tuán)隊(duì)積極推動技術(shù)轉(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)應(yīng)用。他們開發(fā)的高導(dǎo)熱石墨烯纖維和薄膜已經(jīng)在航空航天、電子器件、能源裝備等領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。
育人傳承，致力于培養(yǎng)新一代材料科學(xué)家
高超不僅在科研上取得了一系列重要突破，同時也致力于培養(yǎng)新一代材料科學(xué)家。他所在的浙江大學(xué)高分子學(xué)科歷史悠久，人才輩出，培養(yǎng)了包括多位院士在內(nèi)的眾多著名高分子科學(xué)家。
如今，高超教授正繼承這一優(yōu)良傳統(tǒng)，通過言傳身教培養(yǎng)著下一代科研人才。
高超團(tuán)隊(duì)的研究生和博士生在《Nature Communications》《Advanced Materials》《ACS Nano》等頂級期刊上發(fā)表了大量高水平論文，多人獲得國家級獎學(xué)金和學(xué)術(shù)榮譽(yù)。許多重要研究成果的第一作者都是團(tuán)隊(duì)中的研究生，如關(guān)于高導(dǎo)熱石墨質(zhì)膜的研究由碩士生張佩娟作為第一作者，關(guān)于石墨烯厚膜的研究由碩士生郝媛媛和博士生明鑫作為共同第一作者。
結(jié)語
隨著電子器件功率密度的持續(xù)提升和極端環(huán)境應(yīng)用的不斷擴(kuò)展，高效熱管理材料的需求將愈發(fā)迫切。在高超教授等科學(xué)家的努力下，石墨烯導(dǎo)熱材料正從實(shí)驗(yàn)室走向產(chǎn)業(yè)界，從概念驗(yàn)證走向?qū)嶋H應(yīng)用�？梢灶A(yù)見，在不遠(yuǎn)的將來，這些"神奇"的材料將為我們的電子產(chǎn)品、交通工具甚至航天器帶來更高效、更可靠的散熱解決方案，讓科技發(fā)展不再受制于"熱"的束縛。
參考來源：
1.科學(xué)網(wǎng)：浙大高超團(tuán)隊(duì)高導(dǎo)熱超柔性石墨烯膜獲新突破
2.新華社，高分子科學(xué)前沿，中國粉體網(wǎng)，浙江大學(xué)官網(wǎng)，Carbontech
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/輕言）
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