本發明(ming)涉(she)(she)及(ji)導熱(re)材料，尤其涉(she)(she)及(ji)一種石(shi)墨(mo)烯金屬(shu)復合卷繞縱向導熱(re)體、其制備方法及(ji)應用。

背景技術：

1、隨著人們對(dui)計(ji)算性(xing)能(neng)與電(dian)子設(she)備(bei)越來越高的(de)(de)要求，電(dian)子元器件(jian)不(bu)斷向(xiang)小型化(hua)和高集成化(hua)的(de)(de)方向(xiang)發展(zhan)，導致電(dian)子設(she)備(bei)的(de)(de)功(gong)率密度急(ji)劇增加(jia)，從而帶(dai)來嚴(yan)重(zhong)的(de)(de)散熱(re)(re)問題。據統計(ji)，由于過熱(re)(re)引起(qi)的(de)(de)電(dian)子設(she)備(bei)失效占所有故障(zhang)原因的(de)(de)55％。因此，亟(ji)需(xu)發展(zhan)高性(xing)能(neng)導熱(re)(re)材(cai)料對(dui)電(dian)子設(she)備(bei)進行(xing)熱(re)(re)管理(li)，降低使用時發生故障(zhang)的(de)(de)概(gai)率。

2、石(shi)墨(mo)烯(xi)是碳原子(zi)以sp2雜化(hua)軌道形(xing)成的具有(you)正六角蜂巢(chao)晶格的二維(wei)材(cai)(cai)(cai)料，室溫下單層石(shi)墨(mo)烯(xi)的面內熱導率高達5300wm-1k-1，且熱膨脹系數低、密度低、機(ji)械性能(neng)好(hao)，因而被認(ren)為是理想的導熱原材(cai)(cai)(cai)料。金(jin)屬(shu)材(cai)(cai)(cai)料，例如銅具有(you)高導熱性和良好(hao)的可加工性已經被廣泛應用在散熱器(qi)件中，因此，將石(shi)墨(mo)烯(xi)與金(jin)屬(shu)材(cai)(cai)(cai)料復合(he)，被認(ren)為是制(zhi)備高性能(neng)散熱材(cai)(cai)(cai)料的有(you)效途徑。

3、一(yi)些(xie)現有技(ji)術(shu)提供了通(tong)過卷(juan)繞或者層(ceng)疊的(de)方(fang)(fang)式使石(shi)墨(mo)烯等碳導熱(re)材料(liao)(liao)與(yu)(yu)金屬(shu)薄層(ceng)層(ceng)疊結(jie)合以形成(cheng)復合縱(zong)向導熱(re)體(ti)的(de)技(ji)術(shu)方(fang)(fang)案，例如通(tong)過卷(juan)繞制(zhi)備石(shi)墨(mo)烯與(yu)(yu)銅的(de)卷(juan)繞體(ti)，然(ran)后再(zai)通(tong)過燒(shao)結(jie)使其結(jie)合，但(dan)一(yi)類(lei)技(ji)術(shu)方(fang)(fang)案中(zhong)由于金屬(shu)材料(liao)(liao)與(yu)(yu)石(shi)墨(mo)烯材料(liao)(liao)無法(fa)產生牢固的(de)結(jie)合，因此難以形成(cheng)較(jiao)大的(de)橫向尺(chi)寸(cun)以及較(jiao)薄的(de)縱(zong)向厚(hou)度的(de)復合導熱(re)材料(liao)(liao)，嚴重限制(zhi)了這種(zhong)形式的(de)復合材料(liao)(liao)的(de)應用。

技術實現思路

1、針對現有技術的(de)不足，本(ben)發明的(de)目(mu)的(de)在于提供(gong)一種石墨烯金屬復合卷繞(rao)縱(zong)向導熱體、其制備方法(fa)及應(ying)用。

2、為(wei)實(shi)現前述發明目(mu)的(de)，本發明采(cai)用的(de)技術方案(an)包括：

3、第一方面(mian)，本發明提(ti)供一種石(shi)墨(mo)烯金屬(shu)復合卷繞縱向導熱(re)(re)體，其包括導熱(re)(re)基(ji)體以(yi)及金屬(shu)鍍層；

4、所(suo)述導熱基體包括圍繞(rao)軸心卷繞(rao)設(she)置的多(duo)(duo)層膜(mo)，所(suo)述多(duo)(duo)層膜(mo)包括疊合(he)的金屬間(jian)隔層以及石墨烯導熱層；

5、所(suo)述金屬(shu)鍍(du)層覆設于所(suo)述導熱基體(ti)(ti)卷繞形成的至少一個端面，且所(suo)述金屬(shu)鍍(du)層與所(suo)述金屬(shu)間隔(ge)層產生鍍(du)層-基體(ti)(ti)的結(jie)合。

6、第二方面，本發明(ming)還提供一種(zhong)石墨(mo)烯金(jin)屬復合(he)卷繞(rao)縱向導熱體的制(zhi)備方法，其包括：

7、提供膠接導(dao)熱體(ti)，所(suo)述膠接導(dao)熱體(ti)包括沿軸(zhou)心卷繞的(de)多層(ceng)膜(mo)，所(suo)述多層(ceng)膜(mo)包括疊合的(de)金(jin)屬間隔層(ceng)以及(ji)石墨(mo)烯導(dao)熱層(ceng)，相(xiang)鄰的(de)所(suo)述金(jin)屬間隔層(ceng)和石墨(mo)烯導(dao)熱層(ceng)通過膠粘(zhan)材料粘(zhan)合；

8、在所(suo)述(shu)膠接導熱體的至少一端面上鍍(du)覆形成金屬(shu)鍍(du)層，獲得卷繞導熱前體；

9、對所(suo)述(shu)卷繞(rao)導熱(re)前(qian)體進行(xing)燒結處理(li)，以使其中的膠(jiao)粘材料被消除，獲得石(shi)墨(mo)烯(xi)金屬復合卷繞(rao)縱向導熱(re)體。

10、進一(yi)步地，上述制備方法(fa)還包(bao)含了(le)一(yi)種石(shi)墨(mo)烯金屬復合卷繞(rao)縱向導熱體的膨脹系數調控方法(fa)，其(qi)包(bao)括：

11、調(diao)節所(suo)述石墨烯金(jin)屬(shu)復(fu)合卷繞縱向(xiang)導熱體(ti)(ti)中金(jin)屬(shu)間隔層的厚度，進而調(diao)整(zheng)所(suo)述石墨烯金(jin)屬(shu)復(fu)合卷繞縱向(xiang)導熱體(ti)(ti)的熱膨脹(zhang)系(xi)數。

12、第三方面，本(ben)發(fa)明還(huan)提(ti)供了一種石墨烯金(jin)屬復合卷(juan)繞縱向導熱體在電子產品(pin)散熱領域中的應用(yong)。

13、基于上述技(ji)術方(fang)案，與現有(you)技(ji)術相比，本發(fa)明的有(you)益效果包括：

14、本發明所提(ti)供的(de)石(shi)墨(mo)烯(xi)(xi)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)復(fu)合(he)卷繞縱向導(dao)熱(re)體利用金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)間隔層(ceng)將多(duo)層(ceng)石(shi)墨(mo)烯(xi)(xi)膜間隔開來，相比于(yu)純石(shi)墨(mo)烯(xi)(xi)組成的(de)縱向導(dao)熱(re)體，其熱(re)膨脹系(xi)數顯(xian)著提(ti)高，以適(shi)應多(duo)數應用場(chang)景的(de)需求(qiu)；并且通(tong)過金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)鍍層(ceng)與金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)間隔層(ceng)的(de)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)結合(he)作用使得石(shi)墨(mo)烯(xi)(xi)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)復(fu)合(he)卷繞縱向導(dao)熱(re)體的(de)整(zheng)體結合(he)強(qiang)度得以顯(xian)著提(ti)升，防止出現(xian)松散(san)脫離(li)等問題，具有(you)廣闊的(de)應用前景。

15、此外，本發明(ming)中還可以通(tong)過調整金(jin)屬(shu)間(jian)隔層的(de)厚(hou)度來調節石(shi)墨烯金(jin)屬(shu)復(fu)合卷(juan)繞縱向(xiang)導熱體(ti)的(de)熱膨(peng)脹系數，更加靈活、精準地滿足指(zhi)定應用場(chang)景的(de)需求。

16、上述說(shuo)明僅是本發明技(ji)術方案的概述，為(wei)了能夠(gou)使本領域(yu)技(ji)術人(ren)員能夠(gou)更清楚地了解本申請的技(ji)術手段，并(bing)可依照(zhao)說(shuo)明書(shu)的內容予以(yi)(yi)實施，以(yi)(yi)下以(yi)(yi)本發明的較佳實施例(li)并(bing)配(pei)合詳(xiang)細附(fu)圖說(shuo)明如(ru)后。

技術特征：

1.一種石墨(mo)烯金屬復合卷繞縱向導熱體，其特(te)征(zheng)在于，包括導熱基體以(yi)及金屬鍍層；

2.根(gen)據(ju)權利(li)要(yao)求1所述(shu)的石墨烯(xi)金屬復合卷繞縱向導熱體，其(qi)特征在于，所述(shu)金屬間隔層和/或(huo)金屬鍍層的材質包(bao)括銅、鋁、銀中的任意一種(zhong)或(huo)兩種(zhong)以上的組合。

3.根據權利(li)要求1所述(shu)(shu)的(de)石墨烯金屬(shu)復合卷(juan)繞縱向導(dao)熱體，其特征在于，所述(shu)(shu)金屬(shu)鍍層包括過渡(du)層和主體鍍層；

4.根據權利要求1所述的石墨烯金(jin)屬復合卷繞縱向(xiang)導熱(re)體，其特征(zheng)在于，所述石墨烯膜的厚度為20-100μm；

5.一種石墨烯(xi)金屬復合(he)卷(juan)繞縱向導熱體的制(zhi)備方(fang)法，其特征在于(yu)，包括(kuo)：

6.根(gen)據權(quan)利(li)要求5所述的制備(bei)方法(fa)，其特征在于，具體包(bao)括：

7.根據權利要求(qiu)5所述的(de)制備方法，其特征在于，具(ju)體包括：

8.根據(ju)權利要求(qiu)5所(suo)述的制備方法，其特征在于(yu)，所(suo)述金屬鍍(du)層的鍍(du)覆方式包括化學(xue)鍍(du)、電鍍(du)、物理鍍(du)膜(mo)、鹽(yan)浴鍍(du)膜(mo)中的任意一種或兩(liang)種以上的組合；

9.根(gen)據(ju)權利(li)要求5所述的(de)制備方(fang)法，其特(te)征在于，所述燒結處理的(de)溫度(du)為300-500℃，時間為60-150min；

10.權利(li)要求1-4中(zhong)任意一(yi)項所述的石墨(mo)烯(xi)金屬復合卷繞縱向導熱(re)體在(zai)電子(zi)產品散熱(re)領域(yu)中(zhong)的應用。

技術總結
本發明公開了一種石墨烯金屬復合卷繞縱向導熱體、其制備方法及應用。所述石墨烯金屬復合卷繞縱向導熱體包括導熱基體以及金屬鍍層；導熱基體包括圍繞軸心卷繞設置的多層膜，多層膜包括疊合的金屬間隔層以及石墨烯導熱層；金屬鍍層覆設于導熱基體卷繞形成的至少一個端面，與金屬間隔層產生鍍層?基體的結合。本發明所提供的石墨烯金屬復合卷繞縱向導熱體利用金屬間隔層將多層石墨烯膜間隔開來，相比于純石墨烯組成的縱向導熱體，其熱膨脹系數顯著提高，以適應多數應用場景的需求；并且通過金屬鍍層與金屬間隔層的金屬結合作用使得整體結合強度得以顯著提升，防止出現松散脫離等問題，具有廣闊的應用前景。

技術研發人員：劉杰,任永一,張志博,劉兆平
受保護的技術使用者：寧波石墨烯創新中心有限公司
技術研發日：
技術公布日：2024/10/10