石墨导热片

本文介绍石墨导热材料的基本原理。文中描述的机制是为方便理解，从理论上并不严谨。

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石墨物理结构

石墨是多层结构，每一层由碳原子组成的蜂窝结构（单层也叫石墨烯）。另一种常见的单质碳物质为钻石。两种物理的物理结构如下图：

from wikipedia

碳元素有4个最外层电子，在钻石中，每个碳原子与周围4个碳原子形成共价键，从而形成稳定的结构，强力的共价键使得钻石结构坚固，不导电。而在石墨中，每一层中的每个碳原子与周围三个碳原子形成共价键，有一个电子没有共价键的束缚，可以在层内自由移动，石墨的层与层之间通过相对较弱的范德华力叠在一起，结构不坚固，而且不导电。

导热

热，可以认为是物质内部的粒子运动的对外体现。一个物体内部粒子运动越剧烈，对外体现该物体越热。而导热就是粒子运动的能量传递。

粒子的运动可以是原子的振动（固体原子不能随意移动）和电子运动，钻石不导电，但因为强力的共价键和均匀规律的结构，使得原子晶格的振动可以快速传递，使得钻石成为导热率最高的常见材料（纯净单晶钻石热导超过2000W/mK，对比铜的热导约400W/mK)，只是没人会用这个做散热材料。而便宜的石墨，因为共价键和自由电子，石墨的层内导热系数很高（理想石墨烯热导超过4000W/mK），而层与层之间缺少这些因素而导热相对较差。

利用石墨的该导热特性制作的导热片，具有抹平热点的功效。

from Panasonic

目前手机中广泛使用石墨导热片，让cpu等高热器件的热量可以快速传递到整个外壳散热，避免出现某个位置特别烫手的情况。

from http://www.fluxthermaldesign.com

总结：

1. 导热是通过晶格原子振动和自由电子运动两种方式完成。

2. 石墨具有层状结构。

3. 石墨片横向导热系数高，垂直于平面方向导热系数低（不过因为厚度小，所以导热效果也不特别差），该特点使石墨片可以抹平热点。