[发明专利]一种石墨烯基导热复合材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种石墨烯基导热复合材料的制备方法，包括：A)将石墨烯溶液分别与细菌纤维素、玻璃纤维、硅灰石纤维、氧化铝纤维和碳纤维中的一种或几种混合成膜；B)将所述膜卷绕置于模具中或将多个折叠成折线型结构的膜依次放置于模具中，得到嵌套膜；而后在嵌套膜内灌注含有绝缘导热填料的硅胶，得到导热垫片；或将含有绝缘导热填料的硅胶复合于所述膜上，得到复合膜，再将复合膜卷绕置于模具中或将多个折叠成折线型结构的复合膜依次放置于模具中，得到石墨烯基导热复合材料样件；本发明还通过折叠或卷绕石墨烯膜的方式获得有序排列的石墨烯结构模型。此外，根据折叠膜间距的调控可以有效调节热导率的大小。

技术领域

本发明涉及材料技术领域，尤其是涉及一种石墨烯基导热复合材料及其制备方法。

背景技术

随着各种电子器件在向短、小、轻、薄方向发展，微型化的晶体管堆积密度大大增加，电子产品更高的集成度意味着封装在电路板中的电子元件将会产生更多的热，如果不及时的将产生的热传导出去，会引起电子产品中热量的迅速累积，从而使得电子元件的工作温度升高，这不仅将影响设备的正常工作效率，而且其使用寿命也会大大缩短。为保证电子元器件长时间高可靠地正常工作，必须阻止工作温度的不断升高，因此及时散热能力就成为影响其使用寿命的重要因素，迫切需要研制高导热性能的导热界面材料。尤其是随着5G/6G时代的到来，通讯设备的功率将会进一步提高，大功率电子器件严苛的散热需求成为未来不可避免的问题。目前国内的导热界面材料热导率一般都在1—5W/mK，已经无法满足目前电子产品高度集成化的散热要求，而超过5W/mK的产品价格甚至是普通产品的十倍左右，不能被一般用户所接受。因此，研究导热界面材料的新配方，提高导热界面材料的综合性能，研制出性能达到甚至超越国外同类产品性能指标的导热界面材料具有重要的技术突破意义和潜在的市场价值。

石墨烯是一种由碳原子以sp2键彼此结合，形成以正六边形单元组成、蜂巢状周期结构的碳材料，理论热导率高达5,300W/mK，并且有良好的热稳定性和化学稳定性。而石墨烯的二维几何形状及其巨大的比表面积，使其与基体材料间可以实现较强的耦合作用，同时其各向异性的结构也为可控设计导热通路结构提供了新的思路。上述特点使得石墨烯成为界面材料的理想填料。而且石墨烯规模化制备技术在近年来也取得了长足进步，例如宁波墨西科技有限公司已经建成全球最大规模的年产300吨石墨烯一期生产线，在产品质量和成本上都为石墨烯的规模应用奠定了坚实基础。研究表明，石墨烯基导热界面材料的热导率相对传统导热界面材料可明显提高，石墨烯可以在较低的填料含量下达到更高的导热增强效果，当填料聚集成的传导块平行于聚合物传导块的热流方向时，热导率达到最大值。

现有的添加石墨烯的导热硅胶垫片基本都是通过把石墨烯和其他导热填料一起加入基胶中直接共混得到的产品，对于石墨烯在产品中的分散状态和分布形式不能有效控制，而且对于热导率的提升效果不明显，不能满足实际使用要求。即使把石墨烯膜采用层层叠加的方式进行排列，只能保证某一方向的热扩散效率，本发明是为了能够对各方向热导率进行调节，不受某一方向限制。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种石墨烯基导热复合材料制备方法，本发明提供的石墨烯基导热复合材料的制备方法制备得到的复合材料可以提高石墨烯各个方向的热导率并对热导率大小进行可控调节。

本发明提供了一种石墨烯基导热复合材料的制备方法，包括：

A)将石墨烯溶液分别与细菌纤维素、玻璃纤维、硅灰石纤维、氧化铝纤维和碳纤维中的一种或几种混合成膜；

B)将所述膜卷绕置于模具中或将多个折叠成折线型结构的膜依次放置于模具中，得到嵌套膜；而后在嵌套膜内灌注含有绝缘导热填料的硅胶，得到导热复合材料；或

将含有绝缘导热填料的硅胶复合于所述膜上，得到复合膜，再将复合膜卷绕置于模具中或将多个折叠成折线型结构的复合膜依次放置于模具中，得到石墨烯基导热复合材料样件。