石墨烯導熱散熱涂料是提高物體表面的散熱速度和效率，降低材料表面溫度的特種工業(yè)涂料。通過傳導散熱、對流散熱、輻射散熱、蒸發(fā)散熱等4種主要方式傳遞熱量，降低基材溫度。由于目前材料科學與工程的快速發(fā)展，使得測試儀器、生產設備、零部件的設計、生產向著輕量化、小型化、集成化、高效化方向發(fā)展，尤其是超大規(guī)模集成電路的高速發(fā)展，使得電子器件的高功率密度特征越來越明顯，由此電子器件表面產生的大量熱量將直接影響到電子器件的工作穩(wěn)定性和使用壽命。目前常規(guī)的冷卻系統(tǒng)和散熱材料所能達到的效果受到極大挑戰(zhàn)，相同的問題出現(xiàn)在在汽車、新能源、軍工、核工業(yè)、農業(yè)、化工、電子通訊、信息工程等領域。

　　一般的散熱涂料是以聚合物作為基材，再加入一些導熱性能好的金屬填料包括傳統(tǒng)的金、銅、鋁等，以及一些導熱系數(shù)較高的非金屬填料如氮化鋁、氮化硅、氧化鋁、氧化鈹、氧化鎂、碳纖維、碳化硅、碳納米管等。石墨烯納米涂料材料是在現(xiàn)有的涂料體系中加入石墨烯而成的復合涂料，它擁有優(yōu)異的導熱散熱性能。

　　將石墨烯涂料涂覆于金屬基材上能大大提高其熱輻射系數(shù)，加快熱交換效率;同時石墨烯的獨特片層結構使涂層具備更優(yōu)異的防腐蝕性能，極大地提高了產品的使用壽命。

　　石墨烯導熱涂料，用在金屬元器件上，大大增大了導熱效率，石墨烯涂料導熱與普通涂料相比導熱性大大提高，而且能保留良好的機械性能。近年來，許多科研工作者將石墨烯復合涂料應用于導熱散熱領域，每年都有數(shù)以千計的文章和專利發(fā)表。根據(jù)文獻內容，通過特殊方法制備的石墨烯/聚偏二氯乙烯導熱復合薄膜，當石墨烯添加量達到20%(質量分數(shù))時，材料熱導率從0.18W/(m·K)提高到了0.562W/(m·K)。用液體法制備的石墨烯-硅橡膠導熱復合材料，當石墨烯添加量為9%(質量分數(shù))時，材料熱導率由0.17W/(m·K)提高到了0.32W/(m·K)。

　　石墨烯涂料在涂刷后能大大提高基材的熱輻射系數(shù)并達到熱輻射系數(shù)0.9以上(理論值接近1)，大大加快了熱交換效率。石墨烯輻射散熱降溫涂料能夠以1～13.5μm波長形式輻射帶走基材表面的熱量，降低器件表面溫度，提高器件的使用壽命和穩(wěn)定性，與顆粒狀的其它散熱填料相比，更容易形成導熱網(wǎng)絡，對涂層增強增韌效果明顯。

　　石墨烯LED導熱散熱

　　隨著科技的發(fā)展，發(fā)光二極管(LED)因高亮度、低能耗、生命周期長等優(yōu)點而風靡全世界，在很多應用領域迅速取代了白熾燈和熒光燈。但是LED不會自發(fā)向外輻射熱量，LED會在半導體的連接處產生大量熱量，長時間的熱量積累后，LED的使用壽命會迅速衰減，即使是低功率的LED也會有此問題。隨著我們對LED燈及其照明設備提出更高功率的需求，如何控制LED表面的溫度成為了LED大規(guī)模應用的一大挑戰(zhàn)。由于LED燈絲燈的結構沒有多余的散熱結構件，只能依靠氣體和外殼散熱。根據(jù)熱傳導學3要素(傳導、對流和輻射)來看，目前燈絲燈沒有傳導，只有對流和輻射。但是主要還是對流散熱，輻射的比例很小。如果把石墨烯的技術導入到燈絲燈里，利用石墨烯的熱輻射特性來增加燈絲燈的散熱性，來延長燈絲燈的使用壽命。

　　為了驗證石墨烯的熱輻射性能，通過在相同的銅片上涂石墨烯和不涂進行對比試驗，測試黑體輻射性能，通過圖像觀察可以看到涂有石墨烯的片區(qū)，它的熱輻射特性非常明顯，沒有涂抹石墨烯的區(qū)域，沒有明顯的熱輻射特性。當把石墨烯涂在銅箔或者是鋁箔表面上時，同時對比熱成像實驗，結果是一致的，所以石墨烯具有比較好的熱輻射特性。基于試驗得到的結果，將石墨烯用在燈絲的背部位置的金屬基板上，LED加熱產生的熱量通過石墨烯把熱量輻射出去，同時利用泡殼內的導熱氣體來實現(xiàn)有效的對流、降低溫度。根據(jù)涂石墨烯和不涂石墨烯產品的對比，可以看到涂有石墨烯的芯片結溫溫度比沒有涂石墨烯的結溫低3～5℃，這樣可以看到明顯地降低芯片的結溫，從而能夠延長燈絲的壽命。

　　當前，隨著LED市場的逐漸成熟和競爭的逐漸白熱化，如何降低成本，提高LED使用壽命，進而制造出更高性能的LED產品已經成為企業(yè)追逐的方向和目標。將石墨烯應用到LED領域，“石墨烯+LED”將為LED產業(yè)的發(fā)展帶來了一個新的亮點。目前英國曼徹斯特大學石墨烯研究院研制的基于石墨烯技術的全新LED燈泡，使用壽命更長，平均價格更低，這對石墨烯在LED領域的應用起到了先河作用，清華大學和北京理工大學的相關石墨烯團隊也加大了石墨烯在LED應用領域的研發(fā)。