[发明专利]一种有序排列的碳纳米管材料的制备方法及其散热结构

说明书

本发明公开一种有序排列的碳纳米管材料的制备方法及其散热结构，属于散热结构的技术领域。包括以下步骤：步骤一、将石墨粉、铁粉和FeS的混合物加入至行星式球磨机中球磨10小时；步骤二、向所述星式球磨机中添加3‑氯环己烷羧酸,并向星式球磨机中一直导入大量的氨气，最后搅拌均匀后挤出石墨棒；步骤三、将挤出的石墨棒于氮气气氛保护的800℃中烧结16小时；步骤四、将烧结后的石墨棒作为阳极，和阴极同时垂直放置电弧反应装置内，步骤五、放电结束后对碳纳米管材料分散提纯，便可获得纯净的有序排列的碳纳米管。本发明增加了碳纳米管的力学性能；并使碳纳米管能够有序地排列行程烟囱结构，增加其导热性和散热性。

技术领域

本发明属于散热结构的技术领域，特别是涉及一种有序排列的碳纳米管材料的制备方法及其散热结构。

背景技术

随着电子器件大功率和微型化的发展趋势，高效散热已经成为制约器件性能和结构设计的关键瓶颈。大量电子器件集成在狭小空间，使传统散热器件无法获得足够的安装空间，极大制约着微型器件的发展。高导热石墨膜是一种在水平方向具有超高热导率的石墨膜材料，在微观结构中高结晶的石墨片层结构沿着水平方向精密堆叠在一起，其热导率甚至可达1500-2000W/mK，是目前商用导热材料中热导率最高的材料。基于其优秀的水平导热特性，高导热石墨膜可以迅速将热源热量传递至石墨膜边缘，且能实现热源热量的定向散热，极大便利了电子器件设计，在大屏幕手机、平板电脑等产品中被大量使用。但是高导热石墨膜中石墨片沿水平方向堆垛，使其在厚度方向的导热特性特别差，往往只有几十W/mK，甚至更低。

发明内容

本发明为解决上述背景技术中存在的技术问题，提供一种有序排列的碳纳米管材料的制备方法及其散热结构。

本发明采用以下技术方案来实现：一种有序排列的碳纳米管材料的制备方法，具体包括以下步骤：

步骤一、将石墨粉、铁粉和FeS的混合物加入至行星式球磨机中球磨10小时；

步骤二、步骤二、向所述星式球磨机中添加3-氯环己烷羧酸,并向星式球磨机中一直导入大量的氨气，直至生成带有氨基的有机物最后搅拌均匀后挤出石墨棒；

步骤三、将挤出的石墨棒于氮气气氛保护的800℃中烧结16小时，除去多余的3-氯环己烷羧酸；

步骤四、将烧结后的石墨棒作为阳极，和阴极同时垂直放置电弧反应装置内，并保持阴极与阳极之间的距离为3-5㎜，开启电弧反应装置的冷却水系统，接通电源，起弧放电，作为第一阶段：通电后，石墨棒的表面生成由碳构成的致密的膜，电流以0.68MA/s上升至120A后，作为第二阶段：碳膜生成微孔并不断融合成更大的孔，电流以0.2MA/s上升至160A后，作为碳开始融合成碳纳米管，电流在160A时保持不变，并继续放电40分钟形成的碳纳米管稳定增长；

步骤五、放电结束后对碳纳米管材料分散提纯，便可获得纯净的有序排列的碳纳米管。

在进一步的实施例中，所述石墨粉、铁粉和FeS按照C：Fe：S的摩尔比为(100-120)：(8-12)：(5-10)混合；所述3-氯环己烷羧酸与步骤一中的混合物的质量比为2:5。

在进一步的实施例中，所述步骤二中还添加了氨基酸，所述氨基酸的质量与所述3-氯环己烷羧酸的质量相等，氨基酸与氨气反应生成乙酰胺。添加氨基酸后球磨的石墨粉具有更好的分散性，球磨后氨基酸生成的乙酰胺中的酰胺基团与3-氯环己烷羧酸在石墨粉的表面产生之间共价结合，有利于后期产生的碳纳米管以共价键结合，增加碳纳米管的力学性能。

在进一步的实施例中，所述电弧反应装置内的环境为：所述电弧反应装置内的空气被真空泵抽至18kPa，打开气阀门，控制空气的流量为500m L/min，调节抽气阀门，将电弧反应装置内的空气压强控制在18kPa。

在进一步的实施例中，所述分散提纯具体包括以下步骤：