[发明专利]一种导热电磁屏蔽复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种导热电磁屏蔽复合材料，其特征在于，其包括聚合物基复合材料以及镶嵌其中的具有垂直取向结构的导热电磁屏蔽膜骨架；且导热电磁屏蔽膜骨架与聚合物基复合材料的延展方向平行；其中所述导热电磁屏蔽膜骨架为金箔、银箔、铜箔、镍箔、铝箔、铁箔、钛箔、锌箔、铬箔、钴箔、不锈钢板、金属合金中的任意一种或多种的复合膜；所述的导热电磁屏蔽膜骨架的厚度为0.01mm～0.2mm。本发明成本低廉、结构简单、制作简便易行可量产，可用作电子器件的热界面材料和电磁屏蔽材料。

技术领域

本发明涉及复合材料领域，具体涉及一种导热与电磁屏蔽复合材料及其制备方法。

背景技术

随着电子技术的快速发展，各种电子器件数量急剧增加并向智能化、集成化、轻薄化、多功能化等方向发展。一方面，电子器件的小型化和高密集化，使得电子元件之间靠的越来越近，大大缩短了信号传播路径的长度，增加了干扰的机会，由此导致电磁干扰现象越来越严重，既会给人类的身心健康造成伤害，又会影响其他精密电子设备的正常工作。因此，电磁屏蔽的重要性日益凸显。

另一方面，由于电子器件的高度集成化使得电子产品工作时产生的热量无法及时排出导致电子产品发热严重，甚至无法正常工作。因此散热问题也是电子产品面临的一个重要问题。基于以上需求，开发一种具有高导热和电磁屏蔽双重功能的材料变得非常有需要。

同时具备导热与电磁屏蔽性能的通常是金属类导电材料或碳基导电材料。纯金属薄膜具有很高的导热系数，但由于其刚性较大，与热源表面难以实现无缝贴附，导致界面热阻很大，严重影响了实际导热效果。类似地，石墨膜、石墨烯膜等碳基材料具有很高的面内导热性能，但面外导热性能缺显著低于面内导热性能，且同样存在界面热阻大的问题。

为了提高面外方向的导热性能，将金属薄膜、石墨膜等材料进行垂直方向取向化，将其面内的高导热性能转化为面外高导热性是提高垂直方向面外导热性能的一种重要方法。为此，许多人开展了相关工作的研究。例如，中国发明专利CN 106947436 A发明了一种由层叠结构经弯曲褶皱、水平压制和高温处理得到的热界面材料，该材料的上下表面的二维高导热纳米片具有水平堆栈结构，且二维纳米片兼具垂直堆栈结构和弯曲结构。该材料是基于模量不匹配原理，通过将弹性体预拉伸后表面粘附纳米薄膜导热层，将预拉伸释放后，表面形成层叠结构皱褶。该方法能够实现二维纳米导热材料的垂直取向，提高其面外导热性能，但存在加工工艺复杂、一致性较差、难以量产等缺陷，且当二维导热材料较厚时难以获得有效的垂直取向结构，限制了其应用范围。中国发明专利CN 107815114 A公布了一种具备高热传导性能的柔性复合石墨基材料，包括折叠石墨片和高分子柔性体，其中折叠石墨片被包覆在高分子柔性体中，而该高分子柔性体包括柔性树脂和高导热粉体。该复合材料中的折叠石墨片由至少3片石墨片两端相连构成，呈W型折叠。该发明以折叠的方式将石墨片的水平方向变为材料的垂直方向，使材料具有良好的垂直导热能力；用高分子柔性体作为材料的外层，使材料整体具有柔性，可以更好地贴合发热部件的表面以降低热阻；石墨片以折叠的形式被灌封在柔性树脂中，使材料的外观尺寸可以根据实际需求灵活调整。该发明虽然制得了垂直取向的石墨片，但石墨片的厚度较厚(0.2-0.3mm)，难以制得厚度较薄的垂直取向石墨片，且折叠方法难以大量快速制作，不利于实际生产。

发明内容

有鉴于此，为了克服上述缺陷和问题，本发明提供一种成本低廉、结构简单、制作方便、可规模化生产、适用范围广的导热电磁屏蔽复合材料及其制备方法。本发明以金属薄膜为基体，并使其在成为垂直方向具有取向结构的薄膜，再往取向薄膜空隙中填充聚合物绝缘导热材料或聚合物导电导热材料，制得了同时具有面外方向高热导率及高电磁屏蔽性能的复合材料。

本发明的具体方案如下：

本发明一个方面提供了一种导热电磁屏蔽复合材料，其包括聚合物基复合材料以及镶嵌其中的具有垂直取向结构的导热电磁屏蔽膜骨架；且导热电磁屏蔽膜骨架与聚合物基复合材料的延展方向平行。