Tại sao tấm than chì nhân tạo PGS lại có độ dẫn nhiệt cao như vậy?

Trong các vật liệu phi kim loại, sự dẫn nhiệt chủ yếu dựa vào các phonon (các gói năng lượng lượng tử hóa của các dao động mạng tinh thể). Các tấm than chì bao gồm các lớp graphene, trong đó bên trong mỗi mặt phẳng graphene, các nguyên tử carbon được kết nối bằng liên kết cộng hóa trị sp2 mạnh tạo thành cấu trúc mạng lục giác. Các liên kết cộng hóa trị này đặc biệt mạnh và thể hiện sự kết hợp rung động tuyệt vời, cho phép các phonon truyền trong mặt phẳng với hiệu suất vượt trội và lực cản gần như bằng không. Đó là lý do cơ bản cho tính dẫn nhiệt cực cao trong mặt phẳng của nó.

Độ dẫn nhiệt phẳng của tấm than chì khác biệt đáng kể so với độ dẫn nhiệt theo chiều dọc (hướng độ dày) của chúng, đây là một đặc tính rất đặc biệt của tấm than chì: độ dẫn nhiệt phẳng cực kỳ cao, thường dao động từ 300 đến 2000 W/(m·K). Chức năng của nó là khuếch tán nhanh chóng và đồng đều nhiệt 'điểm' hoặc 'đường' do nguồn nhiệt (chẳng hạn như CPU) tạo ra trên toàn bộ mặt phẳng, tạo thành một 'bề mặt tản nhiệt' đồng đều nhiệt độ,' và sau đó tản nhiệt thông qua đối lưu với không khí hoặc tiếp xúc với các cấu trúc làm mát khác (chẳng hạn như vỏ hoặc vây). Nó chủ yếu đóng vai trò như một 'bộ khuếch tán nhiệt' hoặc 'tấm cân bằng nhiệt.' Độ dẫn nhiệt dọc của các tấm than chì là trung bình, dao động từ 5 đến 20 W/(m · K). Điều này là do chỉ có lực van der Waals yếu liên kết giữa các lớp, khiến cho các phonon rất khó truyền theo chiều dọc và gây ra lực cản đáng kể.