（文章來源：遼寧諾科碳材料）

5G作為高速高功率通信技術，對導熱要求極為苛刻，傳統(tǒng)導熱方案已經無法滿足要求，新的導熱技術必須有質的變化才能應對如此復雜的過熱環(huán)境。尤其是芯片等核心部件，為實現(xiàn)與5G相匹配的運行處理能力，必須時刻保持“冷靜”，對導熱方案提出了新的要求。過去在航天工業(yè)領域得到重要應用的高導熱中間相瀝青基碳纖維，引起導熱領域的廣泛關注。其優(yōu)異的可定向導熱性能，正在顛覆傳統(tǒng)的芯片散熱解決方案，中間相瀝青基碳纖維將成為解決5G領域導熱問題的核心材料。

預計到2025年全球將有650萬個5G基站，28億5G用戶，其中，中國基站將超過400萬個，用戶也將突破10億。同時將帶動大量手機、汽車、智能醫(yī)療系統(tǒng)、智能可穿戴設備、服務器和數據中心的生產或建設。5G成為通信技術行業(yè)顛覆性的革命，為整個產業(yè)鏈帶來極大的發(fā)展機遇同時也提出了更苛刻的技術要求，尤其是對散熱材料和電磁屏蔽材料的質量和數量需求將迅速增長。

中間相瀝青是重質芳烴經過縮聚等一系列反應形成的，具有光學各向異性的稠環(huán)芳烴結構聚合物，是一種熔致液晶聚合物。中間相瀝青經過熔融紡絲、氧化、碳化、石墨化等流程后成為中間相瀝青基碳纖維。合成具有良好可紡性、高純度的中間相瀝青，是整個工藝鏈中的核心技術。平面分子結構的中間相瀝青在纖維中沿纖維軸方向高度取向，在高溫石墨化過程中，形成片層石墨微晶，是中間相瀝青基碳纖維能夠具有高模量、高導熱、導電性、電磁屏蔽性能的結構基礎。

中間相瀝青基碳纖維沿纖維軸向導熱系數可達1100W/mK以上，是鋁的四倍以上，銅的兩倍以上。雖然目前一些納米材料具有很高的理論導熱系數，但實際應用中由于存在著在基體聚合物中難以分散、難以定向陣列、填充量受限等因素，很難做出高導熱的尤其是定向的導熱材料。以中間相瀝青基碳纖維作為導熱填料的復合材料，通過合理的設計導熱系數可達30W/mK以上。

中間相瀝青基短切纖維、磨碎纖維在聚合物基體中有良好的分散性能。不需要任何輔助手段，其本身就是以獨立分散的粒狀形態(tài)存在，并且填充工藝性好，不會引起體系粘稠度過高、彈性低、力學性能差等問題。良好的分散性對獲得高導熱性能非常重要。圖1是某導熱填料在分散狀態(tài)和聚集狀態(tài)填充時導熱系數對比，可見，良好的分散性可以使導熱系數提高一倍以上。

日本企業(yè)通過對中間相瀝青基碳纖維的陣列定向制得的硅膠導熱墊片，已經從最高10w/m·k的導熱水平，提高到50w/m·k。這是顛覆性的提升，不僅是在5G應用領域，甚至是6G領域，也將是采取這種定向導熱方案。目前看來，中間相瀝青基碳纖維是綜合性能非常優(yōu)秀的定向導熱材料。

在國內，一些通訊領域導熱材料的先進企業(yè)，已經開始采用中間相瀝青基碳纖維作為新一代導熱材料，將中間相瀝青基碳纖維定向陣列化，從而實現(xiàn)導熱性能指標質的提升，目前已經量產導熱系數達到25W/mK的柔性導熱墊片。

手機的散熱方案中，經常采用熱管與導熱片結合的方式，導熱片作用于芯片部位，熱管連接導熱片將熱量傳導到其他區(qū)域進行散熱。但金屬熱管有許多缺點，比如，（1）金屬熱管無法任意設計成所需形態(tài)，難以在電子設備狹小且不規(guī)則的空間內有效導熱；（2）在熱管的傳熱路徑中不可避免的存在其他精密部件，而金屬導熱方向不可控，并且熱膨脹系數大，勢必影響其他部件的穩(wěn)定性；（3）銅等金屬雖然導熱性能較好，但由于密度大，不符合電子產品輕薄化的發(fā)展趨勢。

中間相瀝青基碳纖維沿軸向具有優(yōu)異的導熱性能和極低的熱膨脹系數，而徑向方向導熱系數較低，在導熱性能上具有各向異性，由它制成的復合材料能夠實現(xiàn)導熱方向的可設計性，且重量輕，熱膨脹系數低。以導熱系數500W/mK的中間相瀝青基碳纖維與環(huán)氧樹脂結合形成的復合材料，沿纖維軸向導熱系數可達300W/mK。

已經有前瞻性研究將中間相瀝青基碳纖維進行合理設計使其發(fā)揮熱管的導熱作用，解決熱管在使用中的問題。國外某知名手機品牌已經計劃采用“碳纖維液冷系統(tǒng)”讓手機導熱效能更好，長時間維持最佳運行狀態(tài)。中間相瀝青基碳纖維在5G導熱領域的應用，已經引起5G行業(yè)的廣泛關注，未來5G對高導熱中間相瀝青基碳纖維的需求量將持續(xù)增加。

除了導熱性能，在電磁屏蔽方面，中間相瀝青基碳纖維同樣表現(xiàn)突出。中間相瀝青基碳纖維通過合理的設計，電磁屏蔽效能SE值可達90db以上，同時具有質量輕、耐腐蝕、耐氧化、不易沉積、分散性好、可設計性強、電磁屏蔽效果可調、適用范圍廣等優(yōu)勢，是優(yōu)秀的電磁屏蔽解決方案。

中間相瀝青基碳纖維是發(fā)展我國宇航工業(yè)、高端裝備制造業(yè)的關鍵戰(zhàn)略材料。其高模量性能是滿足衛(wèi)星天線、飛行器高剛度面板、大型飛機機翼、機器人手臂、大型工業(yè)羅拉等裝備精密高效運行的基礎保障。其高導熱性能是滿足飛行器發(fā)動機冷卻系統(tǒng)、導彈鼻錐體、電子產品熱管理等領域高導熱需求的不可多得的材料。其優(yōu)異的電磁屏蔽性能是航天信息系統(tǒng)、民用電子產品電磁屏蔽防護的優(yōu)秀材料。由于其在多領域的重要應用，日美對相關技術一直嚴格封鎖，產品也對我國嚴格禁售，為推動我國相關產業(yè)的發(fā)展，提高產品競爭力，我國急需自主生產供應中間相瀝青基碳纖維產品。

（責任編輯：fqj）