本發(fā)明屬于石墨烯材料，具體涉及一種鎳催化修補(bǔ)缺陷的石墨烯導(dǎo)熱膜、制備方法及應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、依賴自由電子作為熱傳導(dǎo)載體的傳統(tǒng)金屬只有約400w/(m˙k)導(dǎo)熱率，而石墨烯具有5300w/(m˙k)的理論導(dǎo)熱率，是目前已知材料中理論導(dǎo)熱系數(shù)最高的材料，是5g時代散熱材料的理想候選材料，因此石墨烯基導(dǎo)熱材料受到了人們廣泛的關(guān)注。

2、石墨烯導(dǎo)熱膜具有非常優(yōu)秀的導(dǎo)熱性能，是目前運用于5g電子設(shè)備的一種新型散熱材料。聲子是石墨烯接近室溫時的主要熱載體，石墨烯導(dǎo)熱膜的優(yōu)異導(dǎo)熱系數(shù)主要歸因于石墨烯導(dǎo)熱膜長程有序的碳原子sp2雜化芳構(gòu)結(jié)構(gòu)，大量sp2雜化碳原子通過共價鍵形成碳六元環(huán)芳構(gòu)結(jié)構(gòu)，具有高于傳統(tǒng)金屬一個數(shù)量級的熱導(dǎo)率。雖然石墨烯的理論導(dǎo)熱率很高，但是在工業(yè)量產(chǎn)過程中石墨烯片層缺陷過多導(dǎo)致聲子在傳遞過程中嚴(yán)重散射，聲子散射過多非常不利于聲子的傳遞，導(dǎo)致石墨烯導(dǎo)熱膜導(dǎo)熱性能降低，因此，提高石墨烯導(dǎo)熱膜導(dǎo)熱性能首要的是提高石墨烯結(jié)構(gòu)的完整性。

3、公開于該背景技術(shù)部分的信息僅僅旨在增加對本發(fā)明的總體背景的理解，而不應(yīng)當(dāng)被視為承認(rèn)或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已為本領(lǐng)域一般技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于降低工業(yè)量產(chǎn)中石墨烯導(dǎo)熱膜本征缺陷度，提供一種鎳催化修補(bǔ)缺陷的石墨烯導(dǎo)熱膜、制備方法及應(yīng)用。

2、本發(fā)明第一方面提供一種鎳催化修補(bǔ)缺陷的石墨烯導(dǎo)熱膜的制備方法，包括：

3、預(yù)處理：通過預(yù)處理脫除氧化石墨烯膜的部分含氧基團(tuán)，得到預(yù)處理膜；

4、引入鎳源：在抽真空條件下，將水相電解型鎳源通過溶劑滲透浸潤向所述預(yù)處理膜中引入鎳源，得到ni/預(yù)處理膜；

5、碳化處理：將所述ni/預(yù)處理膜碳化處理，得到碳化膜；

6、石墨化處理：將所述碳化膜石墨化處理，得到所述石墨烯導(dǎo)熱膜。

7、在一些實施方式中，在所述預(yù)處理和/或碳化處理和/或石墨化處理步驟中將待處理膜進(jìn)行層疊，在層疊的單張待處理膜之間插層石墨膜。

8、在一些實施方式中，所述預(yù)處理步驟具體包括：

9、在負(fù)重的條件下將氧化石墨烯膜低溫預(yù)處理，所述低溫預(yù)處理的溫度為200-400℃，升溫速率為0.2-2℃/min，保溫1-4h；

10、所述負(fù)重的重量≥20kg。

11、在一些實施方式中，引入鎳源步驟具體包括：

12、將所述預(yù)處理膜負(fù)重后浸沒在所述水相電解型鎳源中，抽真空1-4h，真空度設(shè)置為-100kpa至-90kpa范圍。

13、在一些實施方式中，所述碳化處理步驟具體包括：

14、將所述ni/預(yù)處理膜負(fù)重后在惰性氣體氛下以0.5-2℃/min的升溫速率將溫度升到1000-1350℃，保溫1-6h；

15、所述ni/預(yù)處理膜負(fù)重重量≥5kg。

16、在一些實施方式中，所述石墨化處理步驟具體包括：

17、將所述碳化膜負(fù)重后在在惰性氣體氛圍下，以5℃/min的升溫速率將溫度升至低溫區(qū)，再以1-5℃/min的升溫速率將溫度升至中溫區(qū)，保溫1-3h；最后以0.5-1℃的升溫速率將溫度升至高溫區(qū)，保溫0.5-3h。

18、在一些實施方式中，所述低溫區(qū)溫度為900-1100℃；

19、所述中溫區(qū)溫度為2500-2700℃；

20、所述高溫區(qū)溫度為2800-3300℃。

21、本發(fā)明第三方面提供一種鎳催化修補(bǔ)缺陷的石墨烯導(dǎo)熱膜，熱擴(kuò)散系數(shù)為860mm2/s以上，無鎳，為純石墨烯導(dǎo)熱膜；

22、通過上述的制備方法制備得到。

23、本發(fā)明第三方面提供一種散熱裝置，包括上述制備方法制備得到石墨烯導(dǎo)熱膜或上述的石墨烯導(dǎo)熱膜。

24、本發(fā)明第四方面提供一種電子設(shè)備，包括上述制備方法制備得到石墨烯導(dǎo)熱膜或上述石墨烯導(dǎo)熱膜或上述的散熱裝置。

25、相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明達(dá)到的技術(shù)效果如下：

26、(1)本發(fā)明提供的一種石墨烯導(dǎo)熱膜及其制備方法，相對傳統(tǒng)制備方法制備的石墨烯導(dǎo)熱膜、尤其是在工業(yè)量產(chǎn)中制備的石墨烯導(dǎo)熱膜，缺陷更少，結(jié)晶度更高，具有更高的導(dǎo)熱性能。

27、(2)本發(fā)明提供的一種石墨烯導(dǎo)熱膜及其制備方法，相對傳統(tǒng)制備方法制備的石墨烯導(dǎo)熱膜，相同導(dǎo)熱性能條件下，石墨化溫度更低。

28、(3)本發(fā)明提供的一種石墨烯導(dǎo)熱膜及其制備方法，相對傳統(tǒng)制備方法，在碳化階段，錨點鎳源吸收含氧基團(tuán)脫除點位伴隨的原位碳蝕刻形成的氣態(tài)碳源，為后續(xù)碳原子重排修補(bǔ)缺陷提供碳源。

29、(4)本發(fā)明提供的一種石墨烯導(dǎo)熱膜及其制備方法，在石墨化階段，利用錨點鎳源的滲碳析碳催化特性，降低sp3雜化碳轉(zhuǎn)化為sp2雜化碳的能級勢壘，修補(bǔ)缺陷，同時，伴隨著錨點鎳源揮發(fā)析碳為碳原子重排修復(fù)缺陷提供碳源。

技術(shù)特征：

1.一種鎳催化修補(bǔ)缺陷的石墨烯導(dǎo)熱膜的制備方法，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，在所述預(yù)處理和/或碳化處理和/或石墨化處理步驟中將待處理膜進(jìn)行層疊，在層疊的單張待處理膜之間插層石墨膜。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述預(yù)處理步驟具體包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，引入鎳源步驟具體包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述碳化處理步驟具體包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述石墨化處理步驟具體包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述低溫區(qū)溫度為900-1100℃；

8.一種鎳催化修補(bǔ)缺陷的石墨烯導(dǎo)熱膜，其特征在于，熱擴(kuò)散系數(shù)為860mm2/s以上，無鎳，為純石墨烯導(dǎo)熱膜；

9.一種散熱裝置，其特征在于，包括權(quán)利要求1-7任一項所述的制備方法制備得到石墨烯導(dǎo)熱膜或權(quán)利要求8所述的石墨烯導(dǎo)熱膜。

10.一種電子設(shè)備，其特征在于，包括權(quán)利要求1-7任一項所述的制備方法制備得到石墨烯導(dǎo)熱膜或權(quán)利要求8所述的石墨烯導(dǎo)熱膜或權(quán)利要求9所述的散熱裝置。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種鎳催化修補(bǔ)缺陷的石墨烯導(dǎo)熱膜、制備方法及應(yīng)用，屬于石墨烯材料技術(shù)領(lǐng)域。該制備方法包括：通過預(yù)處理脫除氧化石墨烯膜的部分含氧基團(tuán)，得到預(yù)處理膜；在抽真空條件下，將水相電解型鎳源通過溶劑滲透浸潤向所述預(yù)處理膜中引入鎳源，得到Ni/預(yù)處理膜；將所述Ni/預(yù)處理膜碳化處理，得到碳化膜；將所述碳化膜石墨化處理，得到所述石墨烯導(dǎo)熱膜。相對傳統(tǒng)制備方法，本發(fā)明提供的石墨烯導(dǎo)熱膜表面缺陷更少，結(jié)晶度更高，具有更高的導(dǎo)熱性能。

技術(shù)研發(fā)人員：蔡金明,葉建東,陳其贊
受保護(hù)的技術(shù)使用者：廣東墨睿科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/26