如何理解石墨導(dǎo)熱片

　　本文介紹石墨導(dǎo)熱材料的基本原理。文中描述的機制是為方便理解，從理論上并不嚴(yán)謹(jǐn)。

　　石墨是多層結(jié)構(gòu)，每一層由碳原子組成的蜂窩結(jié)構(gòu)（單層也叫石墨烯）。另一種常見的單質(zhì)碳物質(zhì)為鉆石。兩種物理的物理結(jié)構(gòu)如下圖：

　　碳元素有4個最外層電子，在鉆石中，每個碳原子與周圍4個碳原子形成共價鍵，從而形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，強力的共價鍵使得鉆石結(jié)構(gòu)堅固，不導(dǎo)電。而在石墨中，每一層中的每個碳原子與周圍三個碳原子形成共價鍵，有一個電子沒有共價鍵的束縛，可以在層內(nèi)自由移動，石墨的層與層之間通過相對較弱的范德華力疊在一起，結(jié)構(gòu)不堅固，而且不導(dǎo)電。

熱，可以認(rèn)為是物質(zhì)內(nèi)部的粒子運動的對外體現(xiàn)。一個物體內(nèi)部粒子運動越劇烈，對外體現(xiàn)該物體越熱。而導(dǎo)熱就是粒子運動的能量傳遞。

粒子的運動可以是原子的振動（固體原子不能隨意移動）和電子運動，鉆石不導(dǎo)電，但因為強力的共價鍵和均勻規(guī)律的結(jié)構(gòu)，使得原子晶格的振動可以快速傳遞，使得鉆石成為導(dǎo)熱率最高的常見材料（純凈單晶鉆石熱導(dǎo)超過2000W/mK，對比銅的熱導(dǎo)約400W/mK)，只是通常沒人會用這個做散熱材料。而便宜的石墨，因為共價鍵和自由電子，石墨的層內(nèi)導(dǎo)熱系數(shù)很高（理想石墨烯熱導(dǎo)超過4000W/mK），而層與層之間缺少這些因素而導(dǎo)熱相對較差。

　　利用石墨的該導(dǎo)熱特性制作的導(dǎo)熱片，具有抹平熱點的功效。

　　目前手機中廣泛使用石墨導(dǎo)熱片，讓cpu等高熱器件的熱量可以快速傳遞到整個外殼散熱，避免出現(xiàn)某個位置特別燙手的情況。

結(jié)論：

1. 導(dǎo)熱是通過晶格原子振動和自由電子運動兩種方式完成。

2. 石墨具有層狀結(jié)構(gòu)。

3. 石墨片橫向?qū)嵯禂?shù)高，垂直于平面方向?qū)嵯禂?shù)低（不過因為厚度小，所以導(dǎo)熱效果也不特別差），該特點使石墨片可以抹平熱點。

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