石墨烯在IGBT热管理中的应用技术进展黄涛、何朋、丁古巧石墨烯材料和应用联合实验室中国科学院上海微系统与信息技术研究所上海烯望材料科技有限公司一、IGBT热管理前言在现代社会,基于功率转化器的电力电子系统已广泛应用于工业、家庭控制和转换电能。电力电子系统的广泛使用为现代电动汽车、火车、自动化制造系统、发电等带来便利和更高的能源使用效率。绝缘栅双极晶体管(IGBT)在内的功率半导体器件以其优异的性能、低成本、高可靠性、低重量和尺寸等特点主导着功率转换器市场。预计IGBT市场将在2014年至2020年内蓬勃发展,到2020年全年收入在66亿美元左右,在纯电动与混合动力电动汽车(EV/HEV)、太阳能电池/光伏可再生能源(PV)、电机驱动(Motors)、轨道牵引(Rail)、不间断电源(UPS)、消费类电子产品等部分的复合收益年增长率达到10%(图1)。IGBT技术的快速发展体现在芯片功率密度的提高、芯片的运行速度越来越高以芯片封装密度也越来越紧凑。通常,需要更复杂和体积更大的冷却解决方案。近三十年来,IGBT技术的进步和工业应用的发展趋势主要是由运行温度、效率、尺寸、可靠性和成本这五个方面相互影响驱动的。如图2所示,一方面IGBT的功率密度从最初的35 kW/cm²提高到250 kW/cm²,这得益于创新的组装和互联技术。但是相应的,由于高电压和高电流,总散热也在...
发布时间: 2020 - 02 - 24
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石墨烯热管理应用技术进展田素云 博士丁古巧 博士上海烯望材料科技有限公司【引言】热学又称热物理学,是研究热现象(即与温度有关的物理现象)的科学。在热力学中,热是能量的一种形式,指存在于系统中的内部能量,宏观表现为物体的温度,微观上来讲是物体内有巨大数量微观粒子(分子、原子、电子或点阵粒子等)参与的永不停息的无规则运动,并伴有频繁碰撞。在现有宇宙中,绝对零度以上的任何物体都伴随着一定的热运动,因此我们生活中的物体都进行着一定的热量的传递。然而不同物质的热量传递的效率以及转化热的能力是不同的。热管理的主要目的就是将物体中的积聚热迅速传递出去以及为需要热的物体供应大量的热能。石墨烯是单层碳原子以sp²杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维晶体,与三维材料不同,其低维结构可显著削减晶界处的声子的边界散射,并赋予其特殊的声子以弹道-扩散模式热传递,使得石墨烯声子的平均自由程长达775 nm [1-4]。采用非接触共焦拉曼测试的单层悬空的绝对理想石墨烯热导率高达5300 W/(m·K),明显高于金刚石和单壁碳纳米管,室温下是铜的热导率的10倍,是物质中传递热能的最强者 [5-7]。当然石墨烯这种热量传递时是具有各向异性的,面向热流量受限于较弱的范德华力耦合作用,使得热导率比面内低2-3个数量级 [8-10]。温度的变化也会影响石墨烯热导率的变化,石墨烯的热导通常会随温度升高而降...
发布时间: 2020 - 02 - 14
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石墨烯抗菌抗病毒研究进展金秀龙 博士上海烯望材料科技有限公司【引言】近年来,各种抗生素药物的滥用导致致病细菌和病毒出现了顽强的耐药性,因此,开发设计新的广谱高效、低成本、低风险和简单易得的抗菌抗病毒成分就显得尤为重要[1]。金属和碳纳米材料凭借其合成简单、结构性能高度可调、抗菌性能优异等特性已经被广泛的应用到抗菌抗病毒领域[2,3]。石墨烯及其衍生物作为一类重要的新兴二维多功能纳米材料,以其优异的广谱抗菌抗病毒能力、不会诱导细菌产生耐药性、制备工艺简单、较好的生物相容性等优点[4,5],相对于传统抗菌抗病毒成分,在生物医学、家居纺织、建筑工程等领域均表现出良好的应用潜力。【石墨烯材料抗菌抗病毒机制】石墨烯是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型蜂巢晶格的二维碳纳米材料。石墨烯及其衍生物,如石墨烯(G)、氧化石墨烯(GO)和还原氧化石墨烯(rGO),均具有独特的二维表面化学结构和尖锐的物理边缘结构,其中,GO是目前研究最多的一类抗菌抗病毒石墨烯材料[6,7]。根据报道,石墨烯材料的抗菌抗病毒能力主要基于以下几种机制的混合协同作用:1)物理切割,也称纳米刀(Nano-Knives),石墨烯材料尖锐物理边缘可有效切割细菌病毒表面,破坏细胞壁和膜结构,造成胞内物质泄漏和代谢紊乱,最终导致细菌病毒死亡,是石墨烯材料的主要抗菌抗病毒机制之一[8,9];2)膜表面成分提取(Insertion a...
发布时间: 2020 - 02 - 08
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新闻链接:卓尔不凡,做“烯”行业的深耕者——“2019年度优秀石墨烯企业”榜单隆重揭晓
发布时间: 2020 - 01 - 19
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石墨烯量子点制备及生物应用技术研究进展杨思维,丁古巧石墨烯材料与应用联合实验室中国科学院上海微系统与信息技术研究所上海烯望材料科技有限公司 摘要:石墨烯量子点是一种重要的石墨烯衍生物,也是横向尺寸最小的石墨烯衍生物。石墨烯量子点以其独特的半导体性质、光学特性、生物安全性在生物医药、新能源、防伪涂层、光探测等领域得到了极大的关注。本文回顾了近年来石墨烯量子点制备技术及其在生物荧光成像、生物...
2020 - 04 - 01
大尺寸石墨烯的研究进展黄涛、张明杰、何朋、丁古巧石墨烯材料与应用联合实验室中国科学院上海微系统与信息技术研究所上海烯望材料科技有限公司一、引言作为最具代表性、最重要的二维材料,石墨烯已被广泛应用于锂电、散热、纤维、涂料等领域,不同石墨烯材料的应用领域不尽相同。横向尺寸是石墨烯的重要指标,其重要性仅次于石墨烯的厚度/层数指标。按横向尺寸分类,石墨烯可分为:大尺寸/超大尺寸石墨烯、一般尺寸石墨烯、小尺...
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可穿戴电子的大力发展带来巨大的便携式、集成式甚至与人体一体化的能源需求。近年来,可穿戴柔性纳米发电机,如摩擦纳米发电机,作为有效的能量转化器件受到了研究人员的广泛关注。但现有接触—分离式摩擦纳米发电机的能量转化效率较低,同时柔性不足以及与人体相容性差等问题限制了其在可穿戴能量转化器件上的实际应用。目前提高摩擦电纳米发电机性能的主要手段有设计纳米结构以及调节材料本身,其目的都是提高材料对之间的电子转...
2020 - 03 - 29
3月28日,中科院上海微系统所研究员、博导丁古巧老师云端授课,为重庆育才中学的150名同学讲解了《石墨烯材料制备及应用》。从碳材料家族形形色色的成员,到石墨烯的神奇特性;从黑色的石墨烯粉体,到透明的石墨烯薄膜;从高端的手机、汽车产品,到日常的供暖、烘焙。神奇的石墨烯。令同学们大开眼界、目不暇接。来源:石墨烯联盟公众号