随着电子设备元器件逐渐向微型化、集成化、多功能化的方向不断发展,其工作频率以及功率密度都在不断增大,伴随而生的散热问题严峻,电子设备内部积聚的大量热量如若不能及时散出就会严重影响到设备的寿命、可靠性和稳定性。因此,在电子设备内部通常进行高效的热管理以达到快速散热的目的,其中,寻找性能优良的散热材料成为一个重要突破口。而传统的金属散热材料由于自身的热膨胀系数、密度较大等问题,已经无法满足目前的散热需求,石墨烯展现出优异的力学、热学等性能,是理想的散热材料。本文利用石墨烯独特的结构和优异的性能,在保留石墨烯二维传热通道的前提下制备了一种较高热导率的金属-石墨烯复合材料薄膜,通过实验探索研究复合材料的导热性能,对电子设备的散热问题具有现实意义。本文采用改性Hummers法制备氧化石墨烯,在水溶液中利用电泳沉积法制备铜-氧化石墨烯复合材料,通过SEM等表征方法,研究制备工艺对成膜性、微观形貌以及剖面厚度的影响。在单层或少层的氧化石墨烯水溶液中进行电泳沉积(沉积时间处于最佳成膜时间内),之后在真空干燥箱中40℃温度下干燥12h,制备的薄膜表面形貌良好;随着氧化石墨烯水溶液的浓度、沉积电压和沉积时间的增大,薄膜表面的褶皱和厚度增大;当沉积电压20V的时候薄膜片层之间衔接最紧密,随着电压的增大,层间空隙也在增大;这种制备方法还可以通过调整基底的形状和尺寸,制备出不同形状和规模的复合材料薄膜,具有很强的灵活性。利用稳态法测试上述石墨烯复合薄膜(带50μm铜基底)的热导率,在1g/L的少层氧化石墨烯水溶液中以60V的电压沉积5min时,复合材料薄膜总厚度53.35μm,热导率最高达494W/(m·K),相较于纯铜热导率提高24.1%;热导率随着沉积电压和时间的增大而升高,提高热导率更有效的方式是提高沉积电压。为了进一步优化复合材料薄膜的热导率,将剥离铜基底之后的薄膜做放电等离子体烧结的高温高压处理,得到含有铜纳米颗粒的金属-石墨烯复合薄膜。一方面纳米颗粒插在石墨烯的片层之间防止片层的堆叠和团聚,保证复合材料具有良好的层状平面结构,另一方面层间的纳米颗粒可以加强复合材料的纵向导热。金属-石墨烯复合薄膜的热导率为574 W/(m·K),相较于纯铜热导率提高44.2%。