Pourquoi la feuille de graphite artificiel PGS a-t-elle une conductivité thermique si élevée ?

Dans les matériaux non métalliques, la conduction thermique repose principalement sur les phonons (paquets d'énergie quantifiés de vibrations du réseau). Les feuilles de graphite sont constituées de couches de graphène, où dans chaque plan de graphène, les atomes de carbone sont reliés par de robustes liaisons covalentes sp⊃2; formant une structure de réseau hexagonal. Ces liaisons covalentes sont exceptionnellement fortes et présentent une excellente cohérence vibratoire, permettant aux phonons de se propager dans le plan avec une efficacité remarquable et une résistance proche de zéro. C’est la raison fondamentale de sa conductivité thermique ultra-élevée dans le plan.

La conductivité thermique planaire des feuilles de graphite diffère considérablement de leur conductivité thermique longitudinale (dans le sens de l'épaisseur), qui est une caractéristique très distinctive des feuilles de graphite : la conductivité thermique planaire est extrêmement élevée, allant généralement de 300 à 2 000 W/(m·K). Sa fonction est de diffuser rapidement et uniformément la chaleur « ponctuelle » ou « linéaire » générée par une source de chaleur (telle qu'un processeur) sur tout le plan, formant une « surface de dissipation de chaleur » uniforme en température, puis de dissiper la chaleur par convection avec l'air ou par contact avec d'autres structures de refroidissement (telles que des boîtiers ou des ailettes). Il sert principalement de « diffuseur de chaleur » ou de « plaque d'égalisation thermique ». La conductivité thermique longitudinale des feuilles de graphite est moyenne, allant de 5 à 20 W/(m · K). En effet, seules de faibles forces de Van der Waals se lient entre les couches, ce qui rend très difficile la propagation verticale des phonons et provoque une résistance importante.