專利名稱：輕質(zhì)高導(dǎo)熱復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高導(dǎo)熱復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
電子元件的功能在日益提高，它本身也是一個(gè)發(fā)熱源，過高的溫升往往是 導(dǎo)致電子系統(tǒng)故障和失效的致命因素。為使電子系統(tǒng)和元器件能持續(xù)穩(wěn)定地工 作，對(duì)其進(jìn)行有效可靠的散熱顯然十分重要因此，研究和開發(fā)高效率的電子散 熱材料和相關(guān)技術(shù)已刻不容緩。
金屬是首選的導(dǎo)熱材料。熱傳導(dǎo)系數(shù)很高的金、銀，由于價(jià)格高而無法廣 泛采用；鐵熱傳導(dǎo)率低。銅的熱傳導(dǎo)系數(shù)雖高，可密度大、成本較高。鋁熱傳 導(dǎo)系數(shù)較高、密度小、價(jià)格低，成為了散熱片加工材料的理想選擇。但金屬材 料密度大、成本高、易腐蝕、在冶煉和加工過程中能耗和環(huán)境污染大。
石墨片層上存在高活性的離域大7i鍵，在片層之間存在范德華力，這種特殊 的微觀結(jié)構(gòu)決定了其導(dǎo)熱性能具有明顯的各向異性。其導(dǎo)熱的載流子既有聲子 又有電子，在沿著石墨片方向的熱導(dǎo)率遠(yuǎn)大于垂直于片層方向的熱導(dǎo)率。石墨 是碳元素的結(jié)晶體，具有比銅和銀更大的熱導(dǎo)率。沿石墨片層方向上的高導(dǎo)熱 [理論值為數(shù)kW/(mK)]特性和垂直于石墨片層方向的低導(dǎo)熱[理論值為 (6W/(mK))]特性與其特殊的層狀結(jié)構(gòu)有關(guān)。相比于上述金屬基導(dǎo)熱材料，碳材 料的導(dǎo)熱系數(shù)明顯高，而且自身質(zhì)輕、耐腐蝕、原料價(jià)廉，在散熱材料開發(fā)方 面具有更加優(yōu)越的前途和市場(chǎng)。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)金屬材料在散熱領(lǐng)域中存在的不足，本發(fā)明的目的是提供一種輕質(zhì)高 導(dǎo)熱復(fù)合材料及其制備方法。
本發(fā)明的輕質(zhì)高導(dǎo)熱復(fù)合材料，它的組分及其重量百分比含量為
石墨粉 71%~99%;
Al粉 1%~29%;
優(yōu)選重量百分比含量為
石墨粉 80% 85%;
Al粉 15%~20%;
上述的石墨粉的粒徑為0.1 100微米。Al粉的粒徑為0.5 500微米。 本發(fā)明中，所說的石墨粉可以是天然鱗片石墨或人造石墨，其中，人造石墨為石墨纖維、熱解石墨、酸化石墨、膨脹石墨、柔性石墨和多孔石墨中的一 種或幾種。
本發(fā)明的輕質(zhì)高導(dǎo)熱復(fù)合材料的制備方法，步驟如下 按重量百分比含量稱取石墨粉和Al粉，置于密閉容器中混合0.5 24小時(shí)后， 在真空或者在氬氣、或氮?dú)獗Ｗo(hù)氣氛下，于600。C以上，大于10MPa壓力下熱
壓成型。
本發(fā)明制備工藝簡單， 一次成型，生產(chǎn)周期短。原料來源廣，價(jià)格便宜。 制得的復(fù)合材料成品密度小、材料內(nèi)部無微裂紋，機(jī)械強(qiáng)度好，熱導(dǎo)率高。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1
精選天然鱗片石墨粉末、Al粉末按照75:25的重量比混合?；旌鲜窃谵D(zhuǎn)速 10000轉(zhuǎn)/分鐘的攪拌器中進(jìn)行，混合攪拌1小時(shí)。將粉末在真空600度30MPa 壓力下熱壓成型，得到輕質(zhì)高導(dǎo)熱復(fù)合材料。測(cè)量其沿?zé)釅悍较驅(qū)崧蕿?7.9W/nvK，垂直熱壓方向?qū)崧蕿?90W/m-K。 實(shí)施例2
熱解石墨粉末粉末、Al粉末按照80 : 20的重量比混合。混合是在轉(zhuǎn)速10000 轉(zhuǎn)/分鐘的攪拌器中進(jìn)行，混合攪拌1小時(shí)。將粉末在真空750度20MPa壓力下 熱壓成型，得到輕質(zhì)高導(dǎo)熱復(fù)合材料。測(cè)量其沿?zé)釅悍较驅(qū)崧蕿?.5W/m-K， 垂直熱壓方向?qū)崧蕿?20 W/m-K。 實(shí)施例3
膨脹石墨粉、Al粉末按照90 : IO的重量比混合?；旌鲜窃谵D(zhuǎn)速12000轉(zhuǎn)/ 分鐘的攪拌器中進(jìn)行，混合攪拌0.5小時(shí)。將粉末在真空700度500MPa壓力下 熱壓成型，得到輕質(zhì)高導(dǎo)熱復(fù)合材料。測(cè)量其沿?zé)釅悍较驅(qū)崧蕿?.7W/m-K， 垂直熱壓方向?qū)崧蕿?56 W/m-K。
權(quán)利要求
1.輕質(zhì)高導(dǎo)熱復(fù)合材料，其特征在于它的組分及其重量百分比含量為石墨粉 71％～99％；Al粉1％～29％。
2. 按權(quán)利要求1所述的輕質(zhì)高導(dǎo)熱復(fù)合材料，其特征在于它的組分及其重量百分比含量為石墨粉 80%~85%; Al粉 15% 20%。
3. 按權(quán)利要求1、 2所述的輕質(zhì)高導(dǎo)熱復(fù)合材料，其特征是石墨粉的粒徑為 0.1 100微米。
4. 按權(quán)利要求1、 2所述的輕質(zhì)高導(dǎo)熱復(fù)合材料，其特征是Al粉的粒徑為 0.5-500微米。
5. 按權(quán)利要求1、 2所述的輕質(zhì)高導(dǎo)熱復(fù)合材料，其特征在于所說的石墨粉 是天然鱗片石墨或人造石墨，其中，人造石墨為石墨纖維、熱解石墨、酸化石 墨、膨脹石墨、柔性石墨和多孔石墨中的一種或幾種。
6. 按權(quán)利要求1所述的輕質(zhì)高導(dǎo)熱復(fù)合材料的制備方法，其步驟如下 按重量百分比含量稱取石墨粉和Al粉，置于密閉容器中混合0.5 24小時(shí)后，在真空或者在氬氣、或氮?dú)獗Ｗo(hù)氣氛下，于600。C以上，大于10MPa壓力下熱 壓成型。
全文摘要
本發(fā)明公開的輕質(zhì)高導(dǎo)熱復(fù)合材料，它的組分及其重量百分比含量為石墨粉71％～99％；Al粉1％～29％。制備步驟如下按重量百分比含量稱取石墨粉和Al粉，置于密閉容器中混合0.5～24小時(shí)后，在真空或者在氬氣、或氮?dú)獗Ｗo(hù)氣氛下，于600℃以上，大于10MPa壓力下熱壓成型。本發(fā)明制備工藝簡單，一次成型，生產(chǎn)周期短。原料來源廣，價(jià)格便宜。制得的復(fù)合材料成品密度小、材料內(nèi)部無微裂紋，機(jī)械強(qiáng)度好，熱導(dǎo)率高。
文檔編號(hào)C09K5/00GK101550331SQ20091009862
公開日2009年10月7日 申請(qǐng)日期2009年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月18日
發(fā)明者丹 史, 安全福, 張孝彬, 程繼鵬 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)