为解决新一代集成芯片的散热问题，迫切需要提高传统环氧树脂电子封装材料的热导率，石墨烯凭借其优异的本征热导率（5300 W m-1 K-1）以及良好的力学性能成为热导率增强填料的最合适选择。
为此，低维纳米材料真空实验室研究团队以环氧树脂为基体，石墨烯为导热增强填料，开发了石墨烯取向分散填料与石墨烯三维网络两种填料形态的环氧树脂导热复合材料，热导率逐步提升。旨在探究较低石墨烯填量的情况下使复合材料获得较高热导率的提升。
通过探究不同磁场施加条件对GNPs在环氧树脂基体中固化过程中的偏转行为，制备了双向磁场下GNPs/epoxy复合样品Bmf（Bidirectional magnetic field）以及单向磁场下的复合样品Umf（Unidirectional magnetic field）。结果表明：添加5 wt% GNPs的Bmf样品的平面内热导率达到了0.75 W m-1 K-1，相较纯环氧树脂提高了650%。
相关工作发表在Journal of Applied Polymer Science。昆明理工大学为论文第一单位，蔡金明教授、蔡晓明副教授为论文共同通讯作者。材料学院2021级硕士毕业生闫正阳与2017级硕士毕业生张晓慧为共同第一作者。
通过简单的冰模板法构建了高交联密度的三维氧化石墨烯骨架，石墨化后得到高热扩散系数的石墨烯三维骨架，经过不同比例压缩后真空浸渍环氧树脂制备了一系列复合材料样品。结果表明：当石墨烯含量仅为9 wt% 时，复合材料的面内热导率高达 18.8 W m-1 K-1，每添加 1 wt% 的石墨烯获得 1034%的热导率增强，优于聚合物热导途径中使用的大多数传统石墨烯网络结构。此外，模拟复合材料在应用场景中的散热效果结果表明，相同加热功率下，复合材料相较于纯环氧树脂表面温度升高了30.6 ℃，表明其良好的热传导效果。
相关工作发表在ACS Applied Nano Materials。昆明理工大学为论文第一单位，蔡金明教授、蔡晓明副教授为论文共同通讯作者。材料学院2021级硕士毕业生闫正阳为第一作者。
Zhengyang Yan, Xiaohui Zhang, Yu Gao, Zisong Kong, Xiaolong Ma, Quan Gou, Huiming Liang, Xiaoming Cai*, Honglin Tan, Jinming Cai*, Anisotropy induced in magnetic field in GNPs/epoxy composites used as an effective heat dissipation electronic packaging material, Journal of Applied Polymer Science, 2023;e54541.
https://doi.org/10.1002/app.54541
Zhengyang Yan, Xiaoming Cai,* Huiming Liang, Junwen Tang, Quan Gou, Weiyao Wang, Yu Gao,Ming Qin, Honglin Tan, and Jinming Cai*, Thermally Conductive Epoxy Resin Composites Based on 3D Graphene Nanosheet Networks for Electronic Package Heat Dissipation, ACS Appl. Nano Mater. 2024,4c01139.