[发明专利]碳纳米管阵列复合导热片及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种碳纳米管复合热界面材料及其制备方法，尤其涉及一种碳纳米管阵列复合导热片及其制备方法。

背景技术

自1991年日本NEC公司的Iijima发现碳纳米管(Carbon Nanotube，CNT)以来(Iilima S.，Nature，vol354，p56(1991))，立即引起科学界及产业界的极大重视。碳纳米管具有优良的机械和光电性能，被认为是复合材料的理想添加物。碳纳米管/聚合物复合材料首次报道后已成为世界科学研究的热点(Ajayan P.M.，Stephan O.，Colliex C.，Tranth D.，Science.，vol265，p1212(1994)：Calvert P.，Nature，vol399，p210(1999))。碳纳米管作为增强体和导电体，形成的复合材料具有抗静电，吸收微波和屏蔽电磁等性能，具有广泛的应用前景。

碳纳米管复合材料的制备方法通常有原位聚合法、溶液共混法和熔体共混法。原位聚合法是利用碳纳米管表面的官能团参与聚合或利用引发剂打开碳纳米管的π键，使其参与聚合反应而达到与有机相的良好相容。溶液共混一般是把碳纳米管分散到聚合物的溶剂中，再将聚合物溶入其中，加工成型后将溶剂清除，从而制得复合材料。融体共混法是把碳纳米管与聚合物基体材料在大于基体材料熔点的温度下熔融并均匀混合而得到碳纳米管复合材料。

由于碳纳米管具有优异的机械强度和热导率，利用定向排列的碳纳米管阵列结构，可制备性能优异的碳纳米管导热材料和碳纳米管复合增强材料。碳纳米管对复合材料的导热性能和机械性能增强效果与碳纳米管在复合材料中的密度相关。

目前，碳纳米管复合热界面材料中的碳纳米管阵列一般采用化学气相沉积(CVD)方法制备。然而，CVD方法直接生长所得到的碳纳米管阵列中的碳纳米管的密度小于0.01克每立方厘米(g/cm³)，在微观上看是较为松散的，碳纳米管之间的间距大于碳纳米管自身直径的数倍。而且CVD法直接生长所得到的碳纳米管阵列受CVD方法生长的限制，在其阵列中碳纳米管的密度基本上是确定的，无法任意调控。以该低密度碳纳米管阵列制备的碳纳米管复合热界面材料，由于其中碳纳米管导热通道的密度太低，从而使得其在导热或复合材料等应用中并没有达到理想的效果。

对上述的低密度碳纳米管阵列复合热界面材料进行切片，所制备的碳纳米管阵列复合导热片，同样由于其中的碳纳米管导热通道的密度较低，所以该碳纳米管阵列复合导热片的导热系数较低，从而阻碍了碳纳米管阵列复合导热片在导热领域的广泛应用。

因此，确有必要提供一种碳纳米管阵列复合导热片及其制备方法，该碳纳米管阵列复合导热片中的碳纳米管的密度较高、排列紧密且定向排列；所述的制备方法工序简单且制备的碳纳米管阵列复合导热片中的碳纳米管的密度可以控制。

发明内容

一种碳纳米管阵列复合导热片，该碳纳米管阵列复合导热片包括多个碳纳米管和高分子材料，其中的多个碳纳米管以阵列形式排列，高分子材料填充在上述的多个碳纳米管之间的间隙中，上述的碳纳米管排列紧密且定向排列，碳纳米管阵列复合导热片中的碳纳米管的密度为0.1～2.2g/cm³。

所述的碳纳米管阵列复合导热片的厚度为20微米～5毫米。在碳纳米管阵列复合导热片中的碳纳米管两端开口，且碳纳米管的两端从碳纳米管阵列复合导热片中露出。

一种碳纳米管阵列复合导热片的制备方法，其包括以下步骤：提供一形成于一基底的碳纳米管阵列和一高分子前驱体溶液；将碳纳米管阵列和高分子前驱体溶液混合，形成一高分子前驱体/碳纳米管阵列混合体；沿着平行于基底的方向挤压该高分子前驱体/碳纳米管阵列混合体，形成一高分子前驱体/高密度碳纳米管阵列混合体；聚合高分子前驱体/高密度碳纳米管阵列混合体中的高分子前驱体，形成高密度碳纳米管阵列复合材料；对该高密度碳纳米管阵列复合材料进行切片，从而形成碳纳米管阵列复合导热片。