1、石墨烯散热材料基本概述：石墨烯是具有优异导热性能的前沿新材料，实验研究结果表明，单层石墨烯拥有高达5300W/(m∙K)的导热系数。石墨烯材料的高导热系数特点，使其有望成为传统散热材料的理想替代材料。目前在导热散热领域中，被广泛研究的石墨烯散热材料类型包括石墨烯导热膜、石墨烯导热高分子复合材料、石墨烯基金属复合材料、石墨烯散热涂层等。

石墨烯导热膜具有高热导率、轻量化、柔韧性好等特性，已在中高端智能手机、平板电脑等消费类电子产品散热领域实现了大规模的商业化应用，未来有望成为折叠屏智能手机、智能可穿戴设备等细分领域的主流散热方案。石墨烯材料凭借其优异的导热性能，无论作为自支撑导热膜，还是作为导热界面材料，都将在下一代电子元件散热应用中继续发挥重要价值，在电子器件、信息技术、国防军工、新能源汽车等领域具有良好的应用前景。

石墨烯材料在热管理领域的应用优势分析

2、石墨烯导热膜行业技术水平特点

（1）石墨烯导热膜的散热原理：石墨烯是由单层碳原子经电子轨道杂化后形成的蜂巢状二维晶体，石墨烯的热传导主要由声子贡献，石墨烯在平面方向由强化学键C-C键构成，并且由于碳原子较轻，具有极高的声速，从而在平面方向具有极高的热导率，单层石墨烯理论导热率高达5300W/(m·K)。

由于没经过表面处理的石墨烯具有很高的化学稳定性，不能够自组装形成宏观结构，从而无法实现实际应用。而氧化石墨烯在水中具有良好的分散性，分散后的氧化石墨烯在水中自组装成膜后，再对其进行高温热还原反应后，可以得到宏观形态下的石墨烯膜。

由于石墨烯分子特性和二维结构的特点，其在水平方向热热传导速度非常快，其垂直方向的热传导速度相对较缓，可以将一个点的热量迅速扩散开。石墨烯导热膜工作原理是以石墨烯热传导能力强的特性为基础，将电子器件内部热源点的热量迅速导向整个膜面然后散出。基于石墨烯导热膜在平面方向上的高热导率特点，可用作电子元件中的散热器，贴合在易发热的电子元件表面，实现将热源产生的热量均匀分散，达到增加散热面积，提高散热效率的效果。

中金企信国际咨询公布的《全球及中国石墨烯散热材料市场全景调研及投资可行性预测报告（2023版）》

3、高性能石墨烯导热膜材料技术分析：目前学术界和产业界针对高性能石墨烯导热膜产业化的研究，主要沿着三个方向：（a）提高石墨烯导热膜的面内方向热导率；（b）提高石墨烯导热膜的厚度，扩大导热通量，同时保持良好的热传导性能；（c）有效成本控制下的宏量制备。针对高性能石墨烯导热膜产业化而言，主要需要克服两大关键技术障碍：

（1）高定向组装石墨烯导热膜的规模化制备技术：有效成本控制下的规模化制备是新材料从实验室到市场的前提，行业内通常采用高温热还原氧化石墨烯膜的方式制备石墨烯导热膜，以常州富烯科技股份有限公司的工艺路径为例，常州富烯科技股份有限公司采用“膜式氧化还原”技术路径制备高性能石墨烯导热膜，从供应商采购定制化的氧化石墨烯前驱体，自主制备高定向氧化石墨烯膜，并对其进行热还原得到石墨烯膜。其中制备氧化石墨烯膜的主要工艺流程是将氧化石墨烯前驱体解离成氧化石墨烯微片，并在水中形成稳定分散的氧化石墨烯浆料，然后将其进行涂覆和干燥，并在此过程中实现氧化石墨烯的高定向自组装。

氧化石墨烯的高定向自组装是实现石墨烯膜高导热性能的核心，而单层率超过90%的氧化石墨烯微片是实现高定向自组装的关键。一方面，氧化程度更高的氧化石墨烯前驱体，更容易被解离为高单层率的氧化石墨烯微片，从而能够带来取得良好的分散效果以及更好的高定向组装效果，但是会带来更高的氧化成本。

另一方面，高单层率的氧化石墨烯浆料由于氢键的作用容易发生团聚，需要降低固含量才能实现均匀分散，以满足涂覆工序和实现高定向组装的要求，然而低固含浆料不易涂覆成理想厚度的GO膜，将严重降低涂覆效率，并且加大了干燥难度，从而导致制造成本大幅增加。虽然可以通过添加分散剂或表面处理剂来提升浆料固含，但会引起浆料粘度的显著提升，使其流动性差，导致无法输送、难以涂覆。

因此，氧化石墨烯浆料所要求的良好分散性与石墨烯原材料的高氧化成本，石墨烯薄膜的高定向组装性与涂覆、干燥过程中的高工艺成本，成为影响高性能石墨烯薄膜规模化制备经济性的两个主要矛盾及其产业化过程的重大技术障碍。

（2）石墨烯导热膜的结构修复与热导率提升技术：尽最大可能修复石墨烯膜中微观结构的缺陷，是提高石墨烯膜导热性能的关键。将单层石墨烯中的优异热导率有效保留到数百微米厚度（百万层）薄膜中，是在产品中发挥石墨烯热导率的核心要求。在石墨烯高定向组装的基础之上，尽最大可能修复石墨烯中微观结构的缺陷，使之在单层面内恢复理想石墨烯结构，但在层间尽可能降低相邻石墨烯片层对于热导的散射与影响，需要对石墨烯的结构修复工艺进行精确控制，并深入理解材料处理工艺与产品最终性能之间的关系。

4、5G手机行业对石墨烯烯导热膜需求前景分析：目前，在智能手机领域，5G手机朝着高性能、高集成度、高显示像素、轻薄化等方向不断演变，芯片处理器、屏幕、射频前端、摄像头、电池及充电等模块实现全面升级。5G手机相比4G手机功率密度迅速提升，对散热性能提出更高要求，主要影响因素如下：

根据中金企信统计数据，2022年全球手机散热市场规模约为30亿美元，预计2025年将增长至67亿美元左右年复合增长率达24.67%。

2016-2025年全球手机散热市场规模现状及预测分析

       数据整理：中金企信国际咨询

石墨烯导热膜自2018年成功应用于客户A的旗舰智能手机后，其优异的导热性能受到了手机厂商的青睐，拉开了国产高端智能手机应用石墨烯散热方案的序幕，荣耀、小米、OPPO等手机品牌相继推出了使用石墨烯散热方案的旗舰机型，石墨烯散热方案在智能手机中的渗透率不断提升。随着5G手机功耗的增大，手机使用散热材料的部位和面积也在不断增大。以公司石墨烯导热膜的应用情况为例，智能手机由原来只有中框使用石墨烯导热膜，到现在多部位使用（如电池盖、中框、主板支架、SOC、摄像头等），使得单台手机对石墨烯导热膜用量（面积、厚度）持续增加，导致2022年单台手机使用金额提升幅度相较2021年显著增加，未来使用前景较好。

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