Best Practice för tillverkning av grafenkompositer

Syftet med detta projekt är att utveckla enkla, skalbara och kostnadseffektiva tekniker för att tillverka grafenpolymerkompositer som kan ge hög värmeledningsförmåga över 20 W / m K och få generisk och omfattande kunskap om effekterna av olika bearbetningsförhållanden på den termiska ledningsförmåga. Projektet finansierades som ett enstaka strategiskt projekt inom området och en längre rapport finns tillgänglig via SIO Grafen.

Vi har utvecklat en enkel lösningsmedelsbytsteknik för att producera högbelastade grafen-polymerkompositer med hög värmeledningsförmåga upp till 115 W / m K. En systematisk studie visar att de kritiska faktorer som dominerar den termiska konduktiviteten hos grafen-polymerkompositer är grafenbelastning och glödgningstemperatur. Denna generiska kunskap, tillsammans med den demonstrerade höga värmeledningsförmågan hos grafen-polymerkompositerna, bör vara mycket användbar för termisk hantering i många branschapplikationer.

Projektet baserades på samarbetet mellan tre forskningsgrupper på KTH och SaltX Technology AB. Materialfysikgruppen vid KTH undersökte genom simuleringar den minsta grafenbelastning som behövs för hög värmeledningsförmåga. Polymer Technology-gruppen vid KTH föreslog kompatibla polymerer för högbelastade grafenfärger. Printed Electronics tillverkade grafen-polymerkompositerna, mätte värmeledningsförmågan och genomförde de systematiska studierna. SaltX utvecklade en ny glödgningsteknik och gav råd för termisk konduktivitetstest.

Läs mer om projektet i slutrapporten.

Abstract in English

The purpose of this project is to develop simple, scalable and cost-effective techniques to fabricate graphene-polymer composites that can provide high thermal conductivity over 20 W/m K and obtain generic and comprehensive knowledge about the effects of various processing conditions on the thermal conductivity.

In practice, we have developed a simple solvent exchange technique to produce high-loading graphene-polymer composites with high thermal conductivity up to 115 W/m K. A systematic study indicates the critical factors that dominate the thermal conductivity of graphene-polymer composites are the graphene loading and annealing temperature. This generic knowledge, together with the demonstrated high thermal conductivity of the graphene-polymer composites, should be very useful for thermal management in many industry applications.

This project was based on the collaboration between three research groups at KTH and SaltX Technology AB. The Materials Physics group at KTH investigated through simulations the minimum graphene loading needed for high thermal conductivity. The Polymer Technology group at KTH suggested compatible polymers for high-loading graphene inks. The Printed Electronics fabricated the graphene-polymer composites, measured the thermal conductivity and conducted the systematic studies. SaltX developed a new annealing technique and provided advice for the thermal conductivity test.

Utlysning:
Strategiska projekt 2018

Projektpartners: KTH och SaltX Technology

Projektledare: Jiantong Li, KTH

Projektform: Strategiskt projekt

Bidrag: 900 000 kr

Projektets löptid: juni 2018 - september 2019

Relaterade styrkeområden: