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碳復(fù)合材料因其輕質(zhì)、高導(dǎo)熱、高強(qiáng)度、耐高溫、抗化學(xué)腐蝕等優(yōu)異性能而成為一種理想的熱管理材料，目前已廣泛用于微電子、化工、汽車、航空航天等領(lǐng)域。隨著碳納米管、石墨烯等一維、二維高導(dǎo)熱碳納米材料的發(fā)現(xiàn)與研究，多種具有不同微觀結(jié)構(gòu)、力熱性能的碳復(fù)合材料得到開發(fā)與應(yīng)用。

近年來，天津大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院封偉教授團(tuán)隊(duì)在碳納米復(fù)合材料的微觀結(jié)構(gòu)調(diào)控和力熱性能優(yōu)化方面取得一系列研究成果。團(tuán)隊(duì)通過化學(xué)氣相沉積將不同形貌的碳納米管/纖維/螺旋原位生長在碳纖維、膨脹石墨、納米石墨、石墨烯等不同碳材料基底，結(jié)合材料表面處理、自組裝、取向及可控復(fù)合工藝，制備了定向高導(dǎo)熱的彈性石墨墊片、高強(qiáng)石墨塊、柔性碳膜、碳泡沫等碳復(fù)合材料。

圖1 團(tuán)隊(duì)研究成果介紹

基于這些突出進(jìn)展，封偉教授團(tuán)隊(duì)在碳材料領(lǐng)域Top期刊Carbon上發(fā)表了綜述性文章，綜述了近年來高導(dǎo)熱碳復(fù)合材料的可控制備、結(jié)構(gòu)調(diào)控、性能優(yōu)化以及應(yīng)用拓展方面取得的重大突破和進(jìn)展，并對高導(dǎo)熱碳復(fù)合材料在未來存在的挑戰(zhàn)和研究方向進(jìn)行了展望。該文章首先簡介了組成碳復(fù)合材料的單元碳材料的導(dǎo)熱性能及碳材料的聲子導(dǎo)熱機(jī)理，緊接著，根據(jù)單元碳材料與碳復(fù)合材料結(jié)構(gòu)上的相似和不同，圍繞“材料制備-結(jié)構(gòu)調(diào)控-性能優(yōu)化”的思路，重點(diǎn)論述了柔性碳膜、硬質(zhì)碳塊、多孔碳泡沫三類碳復(fù)合材料的制備、微觀結(jié)構(gòu)和導(dǎo)熱性能，詳細(xì)介紹了材料的結(jié)晶性、界面狀態(tài)、微觀取向等結(jié)構(gòu)對碳復(fù)合材料的導(dǎo)熱及其各向異性的影響，同時總結(jié)了多種材料制備與復(fù)合方法對不同碳復(fù)合材料微觀結(jié)構(gòu)和力熱性能的調(diào)控規(guī)律。最后該文章指出了現(xiàn)有高導(dǎo)熱碳復(fù)合材料存在的主要問題，展望了未來的主要研究方向和發(fā)展趨勢。該文章將有利于研究人員深入理解高導(dǎo)熱碳復(fù)合材料的“材料制備-結(jié)構(gòu)調(diào)控-性能優(yōu)化”之間的關(guān)系，對新型高導(dǎo)熱碳復(fù)合材料的設(shè)計、制備和性能優(yōu)化提供重要的啟發(fā)和指導(dǎo)。相關(guān)論文發(fā)表在Carbon（http://dx.doi.org/10.1016/j.carbon.2016.08.059）。

圖2 綜述概覽圖