随着电子器件向集成化、小型化方向的发展，其功率密度日益提高，由此产生的发热和热扩散问题日益成为影响器件性能及使用寿命的关键问题。以大功率LED芯片为例，其光电转换效率和寿命会随着结温的升高而急剧降低。LED结温主要有热负荷、环境温度和各环节热阻决定；要降低结温，应降低各环节热阻，其中热界面材料（Thermal interface material, TIM）的选用至关重要。TIM的作用就是用于填充固体接触界面间的空隙以提高散热效率。作为一种需求量较大的应用材料，已有的TIM产品主要分两大类共六种，即非粘接型TIM，包括导热硅胶垫、导热硅脂、导热凝胶、导热相变材料、液态金属和粘接型导热胶黏剂。非粘接型TIM在应用中只起到填缝导热的作用，而粘接型导热胶粘剂除填缝作用外还要起到胶接固定的作用，对其力学性能的要求要远高于非粘接型。

一、最新研究进展

目前，除液态金属之外的大多数TIM均是由聚合物内添加导热粒子（如金属、陶瓷、碳粉等）构成，基体材料导热性能较差，主要为复合材料提供填充界面间隙所需的流动性、弹性、粘性等；而填料的导热性能和界面性质决定TIM的导热性能。通过石墨烯与其它常用导热填料的性能参数对比，可以发现，以石墨烯为代表的碳纳米材料相对于常规氧化物以及金属填料都有巨大的优势。因此，选用具有高导热能力的石墨烯或其它碳纳米材料来替代或部分替代常规导热填料，有望大幅度提升现有TIM的导热性能。石墨烯的长程共轭结构使得电子和声子传输具有弹道输运的特性。2008年，美国加州大学河滨分校Balandin领导的研究组采用共焦显微拉曼光谱测到了单层石墨烯的热导率最高可达5300 W/m·K。

研究表明多层石墨烯做为填料对复合材料导热率的提升显著，其原因归结为以下几个方面：（1）石墨烯自身卓越的导热性能；（2）石墨烯较低的密度以及作为二维材料超高的径厚比，使得其在较低的添加量下即可在基体中构建形成有效的导热网络；（3）实验和模拟均发现石墨烯与很多材料之间的界面接触热阻都很低，这一特性有利于石墨烯导热性能的发挥。然而现有研究也表明，单独依靠石墨烯与聚合物的复合，虽可明显提升复合材料的导热性能，但与传统TIM相比没有质的提升，难以制备出理想高热导率的TIM。

目前在应用研究中存在以下发展方向：第一，将石墨烯与常规填料复合使用，以获得协同效果。第二，选用合适基体材料，开发新型石墨烯基TIM，如相变热界面材料等。第三，对TIM中的石墨烯材料的取向和连接方式进行调控。另外，利用石墨烯自身构建长程连续的三维导热网络结构，也是克服石墨烯各向异性，提升复合材料导热性能的一种有效方式。

二、应用前瞻

    石墨烯等炭材料自身具有远超传统材料的优异的导热性能，因此炭基复合材料是未来高性能TIM的主要发展方向。另一方面，对于一些精密的电子部件或电路等有绝缘要求的应用场合，高导热氮化硼等导热绝缘填料基复合材料也需大力发展。

（1）非粘接低导热需求应用场合（≤20W/mK）。在对于导热性能要求不高，同时又有成本考量的场合，如大功率LED、电脑CPU及显卡、汽车散热系统等, 性能改进的导热垫、导热膏以及新型的导热凝胶材料仍将是主要产品类型。

（2）非粘接高导热需求应用场合（＞20W/mK）。在一些芯片集中功率密度较大的应用场合，如大型网络交换机的核心部件散热，则需要应用导热性能更加卓越的新型TIM如液态金属或碳纤维、碳纳米管、石墨烯等定向排布的阵列结构复合材料。

（3）粘接型导热应用场合。导热粘结剂主要应用在一些导热同时需要对热源和散热器进行粘结固定的场合，如电源、电晶体、电热调节器等。保证粘结性能，导热粘结剂的导热性能都比较低。未来在保证粘结性的前提下大幅提升导热粘结剂的粘结性能是其发展方向。