节选自陈继良《从零开始学散热》特别感谢作者和机械工业出版社授权导热石墨泡棉

导热石墨泡棉是一种物理层面的复合材料，由石墨膜或石墨烯膜包裹泡棉做成（如图7-12）。其主要导热路径是周向的石墨膜或石墨烯膜，因此其导热机理与常规导热界面材料不同。泡棉的柔韧性和石墨的高导热性使得导热石墨泡棉也具备导热界面材料的功能属性。

导热石墨泡棉的主要组成[3]

导热石墨泡棉的优点如下：

1)超柔：泡棉本身为多孔介质，且具备应力松弛特性，材料可在极低的应力下（10psi）获得超过50%的压缩量；

2)导热：外层石墨横向导热系数可达~W/(m·K)，热量从底面被迅速导向顶面，实现热量定向高效转移，热阻随着厚度的增加不敏感，适合大间隙场景使用；

3)绝缘或导电的定制：产品外部贴附PET或PI膜可实现绝缘，包裹导电布或铜箔则可实现周向导电；

4)轻质：石墨泡棉密度0.2~0.3g/cm3，为普通导热界面材料的10%~20%，有效实现产品轻便性；

5)回弹：泡棉回弹率高达85%~95%，有效适应多次拆装、频繁振动场景；

6)均热：石墨的高导热性可以对其所贴附的表面实现有效均热，消除局部热点；

7)颜色：黑色、透明、茶色，尺寸可以定制；

8装配：泡棉可以定制平面、斜坡、单双面背胶，可以适应压装、侧装等场景。

缺点：

1)厚度方向等效导热系数较低，在3mm以内的厚度，单拼导热石墨泡棉的厚度方向等效导热系数通常小于3W/(m·K);

2)超柔石墨泡棉的耐温性较低，通常只能在85℃以内长期稳定运行，耐高温℃的泡棉需要更换为硅胶泡棉，其柔性、轻便性会剧烈下滑。

导热石墨泡棉的实际运用

导热石墨泡棉的超柔、轻便、均热属性是常规导热界面材料无法比拟的。智能手表中屏幕和主板之间、主板和电池之间使用导热石墨泡棉打通热路已基本成为标准手段。这是因为，手表是典型的自然散热产品，侧框布满天线和按键，较难起到散热作用，屏幕和后壳成为主要的散热面。将主板热量导出非常重要，而屏幕通常极不耐压，轻微的局部压力就会导致显示效果不佳，电池则需要预留足够的膨胀空间，而这部分膨胀空间在设计之初只能以大间隙的形式出现。即实际情况可能是：电池和主板之间原始间隙为1mm，但电池膨胀后，这个间隙可能降低到0.4mm。这样，为了保证接触，应当选择至少1.2mm甚至1.5mm的导热界面材料才能保持原始状态的良好接触。常规的导热硅胶片从1.5mm被压缩至0.4mm是需要很大应力的，不适合在此处应用。加之导热石墨泡棉的轻便属性，在功耗相对较小、需要超柔、压缩空间很大的场景中，导热石墨泡棉具有独特优势。

用到电池和主板之间的导热石墨泡棉

另外，导热石墨泡棉完全无硅，几乎可以做到零挥发物，这在一些光学要求较高的诸如摄像头、光模块、监控、LED灯场景也有特殊优势。导热石墨泡棉表面保护膜的耐磨性使其甚至还可以应用于滑插装配的场景。

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参考文献：

[1]华为MateRSPro采用相变微胶囊控制手机温度.

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