本發(fā)明涉及石墨烯材料，具體而言，涉及一種熱界面材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、隨著電子器件功率密度集成化、微型化、智能化的高速發(fā)展，高性能熱界面材料越來越成為電子器件熱管理的迫切需求。

2、傳統(tǒng)熱界面材料通過高導(dǎo)熱填料與聚合物基質(zhì)隨機(jī)共混制備，在填充含量超過50vol％時(shí)導(dǎo)熱率低于12w*m-1k-1。調(diào)控填料的垂直取向是提升熱界面材料導(dǎo)熱率的重要方法。高導(dǎo)熱二維納米填料，比如寡層石墨烯，氮化硼，碳纖維等，已普遍被用作構(gòu)筑基元構(gòu)建垂直取向的導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)。常見的取向調(diào)控方法包括電場(chǎng)取向、磁場(chǎng)取向、定向冰模板法、流動(dòng)取向等。然而，取向型熱界面材料的導(dǎo)熱率難于突破70w*m-1k-1，并且如何實(shí)現(xiàn)，在高垂直導(dǎo)熱的條件下，成本也在比較便宜，將面臨著不同巨大的挑戰(zhàn)；因此，本發(fā)明提出了一種熱界面材料及其制備方法，以至少部分解決現(xiàn)有技術(shù)中可能存在的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種熱界面材料及其制備方法，其能夠針對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出解決方案，解決了現(xiàn)有技術(shù)中取向型熱界面材料的導(dǎo)熱率難于突破70w*m-1k-1的技術(shù)問題，達(dá)到制備的熱界面材料不僅可控厚度，且導(dǎo)熱率可達(dá)90w*m-1k-1以上，同時(shí)還能降低成本。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

3、一種熱界面材料制備方法，包括：

4、按照預(yù)定參數(shù)條件將石墨類均熱膜切割成為均熱膜短絲；

5、將所述均熱膜短絲與可碳化聚合物溶液混合，得到混合溶液；

6、將所述混合溶液導(dǎo)入預(yù)設(shè)的垂直排列的木質(zhì)模具中，直至所述混合溶液固化，得到混合液固化物；

7、對(duì)所述混合液固化物依次進(jìn)行低溫預(yù)處理、中溫碳化處理和高溫石墨化處理，獲得密度為0.1-1.0g/cm3的方形塊體；

8、將石墨化后的所述方形塊體進(jìn)行切割成厚度在0.01mm-10mm之間的熱界面材料。

9、進(jìn)一步地，在本發(fā)明中，上述按照預(yù)定參數(shù)條件將石墨類均熱膜切割成為均熱膜短絲，包括：

10、選取人工石墨膜、石墨烯均熱膜、天然石墨膜中的一種或多種混合物作為所述石墨類均熱膜；

11、將石墨類均熱膜切割成寬度為10um-1000um，長(zhǎng)度為5-5000cm的均熱膜絲；

12、將所述均熱膜絲剪切成長(zhǎng)度為0.5cm-5cm的所述均熱膜短絲。

13、進(jìn)一步地，在本發(fā)明中，上述選取人工石墨膜、石墨烯均熱膜、天然石墨膜中的一種或多種混合物作為所述石墨類均熱膜，包括：

14、選取熱膜厚度主要為5-100um，密度為0.4-2.26g/cm2的人工石墨膜、石墨烯均熱膜、天然石墨膜中的一種或多種混合物作為所述石墨類均熱膜。

15、進(jìn)一步地，在本發(fā)明中，上述將所述均熱膜短絲與可碳化聚合物溶液混合，得到混合溶液，包括：

16、將所述均熱膜短絲加入到所述聚合物溶液中，并使其懸浮于所述聚合物溶液中，形成可碳化和可石墨化的聚合物混合溶液。

17、進(jìn)一步地，在本發(fā)明中，上述將所述均熱膜短絲加入到所述聚合物溶液中，并使其懸浮于所述聚合物溶液中，形成可碳化和可石墨化的聚合物混合溶液，包括：將均熱膜短絲混合在聚酰亞胺溶液、聚丙烯腈溶液中的一種聚合物溶液或多種混合聚合物溶液，形成可碳化和可石墨化的聚合物混合溶液。

18、進(jìn)一步地，在本發(fā)明中，上述將所述混合溶液導(dǎo)入預(yù)設(shè)的垂直排列的模具中，直至所述混合溶液固化，得到混合液固化物，包括：

19、將所述混合溶液導(dǎo)入空洞大小為10-100um之間，尺寸深度在10mm-5000mm之間的垂直排列的模具中，直至所述混合溶液固化，其中，所述模具的寬度與長(zhǎng)度都在10mm-10000mm之間。

20、進(jìn)一步地，在本發(fā)明中，將所述混合溶液導(dǎo)入預(yù)設(shè)的垂直排列的模具中，直至所述混合溶液固化，得到混合液固化物，包括：

21、將所述混合溶液導(dǎo)入具有垂直排列木質(zhì)模具，或可碳化石墨化的聚合物模具、或者石墨類模具，直至所述混合溶液固化，得到混合液固化物。

22、進(jìn)一步地，在本發(fā)明中，上述對(duì)所述混合液固化物依次進(jìn)行低溫預(yù)處理、中溫碳化處理和高溫石墨化處理，獲得密度為0.1-1.0g/cm3的方形塊體，包括：

23、通過在溫度為200-600℃的低溫環(huán)境中，對(duì)固化后的所述混合溶液進(jìn)行還原預(yù)處理，直到將其從所述木質(zhì)模具中還原出來；其中，所述還原預(yù)處理的升溫速率控制在0.05℃/min-1℃/min，保溫時(shí)間控制在30min-360min；

24、對(duì)還原預(yù)處理后的所述混合溶液，在600-1600℃的中溫環(huán)境中進(jìn)行碳化處理，獲得石墨方塊；其中，所述碳化處理的升溫速率控制在1℃/min-5℃/min，保溫時(shí)間控制在30min-360min；

25、將所述石墨方塊在2000℃-3000℃的高溫環(huán)境中，進(jìn)行石墨化處理，獲得密度為0.1-1.0g/cm3，且其內(nèi)為垂直排列的均熱膜絲陣列的方形塊體。

26、進(jìn)一步地，在本發(fā)明中，上述將石墨化后的所述方形塊體進(jìn)行切割成厚度在0.01mm-10mm之間的熱界面材料，包括：

27、將石墨化后的方塊進(jìn)行垂直切割，獲得厚度在0.01mm-10mm之間的熱界面材料。

28、進(jìn)一步地，在本發(fā)明中，上述將石墨化后的方塊進(jìn)行垂直切割成厚度在0.01mm-10mm之間的熱界面材料，包括：

29、將石墨化后的形成內(nèi)垂直排列的均熱膜絲陣列的方形塊體，進(jìn)行垂直切割，獲得厚度在0.01mm-10mm之間，密度0.1-1.0g/cm3之間，垂直導(dǎo)熱率為90-150w*m-1k-1的熱界面材料。

30、一種熱界面材料，所述熱界面材料，其密度為0.1-1.0g/cm3，厚度為0.01mm-10mm，其垂直導(dǎo)熱率可以控制為90-150w*m-1k-1，其由上制備方法制得。

31、本發(fā)明至少具有如下優(yōu)點(diǎn)或有益效果：

32、通過按照預(yù)定參數(shù)條件將石墨類均熱膜切割成為均熱膜短絲；將所述均熱膜短絲與可碳化聚合物溶液混合，得到混合溶液；將所述混合溶液導(dǎo)入預(yù)設(shè)的垂直排列的木質(zhì)模具中，直至所述混合溶液固化，得到混合液固化物；對(duì)所述混合液固化物依次進(jìn)行低溫預(yù)處理、中溫碳化處理和高溫石墨化處理，獲得密度為0.1-1.0g/cm3的方形塊體；將石墨化后的所述方形塊體進(jìn)行切割成厚度在0.01mm-10mm之間的熱界面材料。取向型熱界面材料的導(dǎo)熱率難于突破70w*m-1k-1的技術(shù)問題，達(dá)到制備的熱界面材料不僅可控厚度，且導(dǎo)熱率可達(dá)90w*m-1k-1以上，同時(shí)還能降低成本。

技術(shù)特征：

1.一種熱界面材料制備方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述按照預(yù)定參數(shù)條件將石墨類均熱膜切割成為均熱膜短絲，包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述選取人工石墨膜、石墨烯均熱膜、天然石墨膜中的一種或多種混合物作為所述石墨類均熱膜，包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述將所述均熱膜短絲與可碳化聚合物溶液混合，得到混合溶液，包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述將所述均熱膜短絲加入到所述聚合物溶液中，并使其懸浮于所述聚合物溶液中，形成可碳化和可石墨化的聚合物混合溶液，包括：將均熱膜短絲混合在聚酰亞胺溶液、聚丙烯腈溶液中的一種聚合物溶液或多種混合聚合物溶液，形成可碳化和可石墨化的聚合物混合溶液。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述將所述混合溶液導(dǎo)入預(yù)設(shè)的垂直排列的模具中，直至所述混合溶液固化，得到混合液固化物，包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的制備方法，其特征在于，所述將所述混合溶液導(dǎo)入預(yù)設(shè)的垂直排列的模具中，直至所述混合溶液固化，得到混合液固化物，包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述對(duì)所述混合液固化物依次進(jìn)行低溫預(yù)處理、中溫碳化處理和高溫石墨化處理，獲得密度為0.1-1.0g/cm3的方形塊體，包括：

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述將石墨化后的所述方形塊體進(jìn)行切割成厚度在0.01mm-10mm之間的熱界面材料，包括：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的制備方法，其特征在于，所述將石墨化后的方塊進(jìn)行垂直切割，獲得厚度在0.01mm-10mm之間的熱界面材料，包括：

11.一種熱界面材料，其特征在于，所述熱界面材料，其密度為0.1-1.0g/cm3，厚度為0.01mm-10mm，其垂直導(dǎo)熱率為90-150w*m-1k-1，其由上述權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的制備方法制得。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種熱界面材料及其制備方法，涉及石墨烯材料技術(shù)領(lǐng)域。包括按照預(yù)定參數(shù)條件將石墨類均熱膜切割成為均熱膜短絲；將所述均熱膜短絲與可碳化聚合物溶液混合，得到混合溶液；將混合溶液導(dǎo)入預(yù)設(shè)的垂直排列的模具中，直至混合溶液固化；對(duì)固化后的混合溶液依次進(jìn)行低溫預(yù)處理、中溫碳化處理和高溫石墨化處理，獲得密度為0.1?1.0g/cm3的方形塊體；將石墨化后的方形塊體進(jìn)行切割成厚度在0.01mm?10mm之間的熱界面材料。取向型熱界面材料的導(dǎo)熱率難于突破70W*m?1K?1的技術(shù)問題，達(dá)到制備的熱界面材料不僅可控厚度，且導(dǎo)熱率可達(dá)90W*m?1K?1以上，同時(shí)還能降低成本。

技術(shù)研發(fā)人員：葉倫康,呂濤,俞夢(mèng)孫
受保護(hù)的技術(shù)使用者：上海湖澳新材料有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9