[发明专利]碳纳米管-石墨烯复合散热膜、其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种碳纳米管‑石墨烯复合散热膜、其制备方法与应用。所述制备方法包括：将氧化石墨烯分散液与酸化的碳纳米管分散液混合均匀，形成碳纳米管‑氧化石墨烯混合分散液；对所述碳纳米管‑氧化石墨烯混合分散液进行真空抽滤处理，形成碳纳米管‑氧化石墨烯复合膜；对所述碳纳米管‑氧化石墨烯复合膜进行高温热还原处理，形成碳纳米管‑石墨烯复合散热膜。本发明的碳纳米管‑石墨烯复合散热膜具有结构规整不掉粉、含氧量低、面内取向性好、层间堆积密实且热导率高等优点，制备方法简单，条件易控，成本低，在微电子器件散热等领域具有广泛应用前景。

技术领域

本发明具体涉及一种碳纳米管-石墨烯复合散热膜、其制备方法与应用，属于纳米材料技术领域。

背景技术

近年来，随着微电子技术的不断发展和进步，计算机/手机终端设备(例如：平板电脑、手机等)设备中芯片的集成度、封装密度和工作频率迅速提高，使芯片中热流密度的迅速增加，导致芯片温度过高，从而严重影响其工作效率和系统稳定性。为了保证电子消费品的可靠性及其使用寿命，需要导热率更高、密度更小、更耐高温的新型导热散热材料。传统的散热材料主要是金属材料(例如银、铜)，但是这些材料的密度较大、热膨胀系数高、热导率较低(400W/m K左右)。因此，需要发展新的高导热材料满足现代科学技术发展的需要。研究表明，碳材料具有高的热导率(例如：单层石墨烯面内热导率为1500～5300W/m K，碳纳米管热导率为3000～3500W/m K)、优异的机械性能、低密度和热膨胀系数小等优点，可作为一种新型高导热材料。

目前，在市面上出售的导热石墨膜有两种：一种是柔性石墨薄膜，具有一定的柔韧性，其热导率约为200～500W/mK；另一种是聚酰亚胺裂解石墨膜，是通过将聚酰亚胺膜在高温下裂解而得到，其热导率较高可达1000W/mK，但是，对聚酰亚胺膜的分子结构及构成要求较高，且聚酰亚胺膜裂解需要较长的加热碳化过程以及在高温下(约3000℃)的石墨化过程，工序繁杂苛刻，成本较高。

石墨烯薄膜的导热性能与聚酰亚胺裂解石墨膜相当，但成本相对较低。现有技术中，石墨烯薄膜可通过以下两种方法制得：一种是通过直接抽滤石墨烯的方法制备，这种方法制备石墨烯薄膜是较难形成，主要原因是分散石墨烯过程中会产生团聚，得不到稳定的石墨烯悬浮液。另一种方法是通过氧化石墨烯悬浮液制备氧化石墨烯薄膜，再经过还原处理制备石墨烯薄膜。这种方法制备的氧化石墨烯薄膜较为规整，但是在还原为石墨烯薄膜时容易破碎，掉粉掉渣，面内取向性差，层间堆积不密实(层间有“air-pocket”，即气袋)，导致薄膜散热性能差。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种碳纳米管-石墨烯复合散热膜、其制备方法与应用，以克服现有技术中的不足。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明实施例提供了一种碳纳米管-石墨烯复合散热膜的制备方法，其包括：

(1)提供氧化石墨烯分散液；

(2)提供酸化的碳纳米管分散液；

(3)将所述氧化石墨烯分散液与酸化的碳纳米管分散液混合均匀，形成碳纳米管-氧化石墨烯混合分散液；

(4)对所述碳纳米管-氧化石墨烯混合分散液进行(优选为真空抽滤)处理，形成碳纳米管-氧化石墨烯复合膜；

(5)对所述碳纳米管-氧化石墨烯复合膜进行高温热还原处理，形成所述碳纳米管-石墨烯复合散热膜。

进一步的，前述步骤(1)可以包括：将氧化石墨烯均匀分散于水中，形成所述氧化石墨烯分散液。

优选的，所述氧化石墨烯分散液的浓度为1～5mg/ml。

进一步的，前述步骤(2)可以包括：将酸化的碳纳米管均匀分散于水中，形成所述酸化的碳纳米管分散液。