[发明专利]一种石墨烯复合金属箔

说明书

本发明提供了一种石墨烯复合金属箔，其包括含有多个贯穿孔的金属箔及生长在金属箔的表面和贯穿孔的孔壁的石墨烯。所述贯穿孔的孔径为1μm～1000μm，孔密度为10¹个/cm²～10⁶个/cm²。所述石墨烯复合金属箔的贯穿孔内的石墨烯可提高垂直于金属箔表面的方向上的热导率，从而大大提高了石墨烯复合金属箔的整体热导率。

技术领域

本发明属于涉及一种散热器件，尤其涉及一种高导热石墨烯复合金属箔。

背景技术

随着科学技术的发展，电子产品的小型化、微型化、高性能以及低成本，给人们的生产和生活带来了巨大变革。但是由于电子产品体积过小，在高频工作频率下，电子元器件运转时产生的热量会迅速积累、增加，如果不能及时传递出去，容易导致设备性能的下降或者损坏，甚至爆炸。因此，要使电子元器件仍能高可靠性地正常工作，及时散热的能力成为影响其使用寿命的关键限制因素。现有的散热方式有风冷、液冷等方式，均为将局部发热扩展到更大空间，通过空气或液体带走热量。在电子电器领域常使用散热片来进行散热。散热片通常是由高导热的金属制成的，可以通过传导、对流或辐射等方式将热量从发热部件传送到环境当中。但是金属材料导热性能有限，比如铜的热导率377W/m·K，铝的热导率为230W/m·K。

近几年来，石墨烯作为一种新型材料在全世界引起了广泛关注。它是由碳原子以sp²杂化连接的单原子层构成的，其理论厚度仅为0.35nm，是目前所发现的最薄的二维材料。石墨烯是构成其它碳材料的基本单元，可以翘曲成零维的富勒烯，卷曲形成一维的CNTs或者堆垛成三维的石墨。这种特殊结构蕴含了丰富而奇特的物理现象，使石墨烯表现出许多优异的物理化学性质。这里所涉及的是它的热学性能，它作为一种低维纳米碳材料，具有高达3000W/m·K～6000W/m·K的热导率，是目前发现的导热性能最好的材料。但是石墨烯材料也有不足之处，比如其耐折性差，材料的强度弱，可以轻易撕裂或者因所粘附部位发生位移而产生破损以及表层物质脱落，因此其无法单独作为散热材料来进行应用。

石墨烯在导热方面的应用通常是将其沉积或涂覆在金属基材表面，以此制备出高导热的复合结构。如，在铜(111)单晶薄膜上通过化学气相沉积(CVD)的方法生长石墨烯(请参见中国公开专利申请CN 102859032A)，以及使用涂布的方式在铜箔表面涂覆石墨烯涂料制备铜碳复合铜箔散热片(请参见中国公开专利申请CN 103476227 A)。但是以上方法均存在着不足之处：①垂直方向热导率不够高(<400W/m·K)；②石墨烯层与铜箔结合较差。导致垂直方向热导率不高的原因是石墨烯的导热是各向异性的，其纵向Z方向的热导率较低，一般5W/m·K～30W/m·K。石墨烯层在铜箔表面附着较差的原因是二者界面结合差，存在很强的应力作用，容易导致石墨烯层剥离。因此，开发出高结合强度、高热导率的石墨烯复合金属膜不仅具有重大的创造性，对于电子工业散热也具有巨大的推动作用。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种高导热的石墨烯复合金属箔，该石墨烯复合金属箔不仅具有较高的热导率，还具有较高的结合强度，将其应用于集成电路、电子器件、热交换器、LED等电子设备的散热装置中，起到快速散热保障电子元器件高效、稳定、长寿命运行的效果。

为了实现以上目的，本发明提出以下技术方案：

一种石墨烯复合金属箔，其包括含有多个贯穿孔的金属箔及生长在金属箔的表面和贯穿孔的孔壁的石墨烯。所述贯穿孔的孔径为1μm～1000μm，孔密度为10¹个/cm²～10⁶个/cm²。

所述金属箔的厚度为5μm～500μm。

所述金属箔的厚度为10μm～100μm。

所述石墨烯的层数为1层～100层，厚度为0.01μm～10μm。