[发明专利]一种3D结构石墨烯膜的成型方法、通过该方法制备得到的石墨烯膜及应用

说明书

本发明提供了一种3D结构石墨烯膜的成型方法、通过该方法制备得到的石墨烯膜及应用，所述的成型方法包括：石墨烯膜经初步真空热压后进行背胶包边处理，通过3D夹具二次真空热压成型；其中，所述的3D夹具包括两块金属板，其中一块金属板与石墨烯膜接触的一面设置有凸版或凹版图案。本发明利用石墨烯的高导热特性，提出了一种3D结构石墨烯的成型方法，用于消费类电子微型器件的散热。主要是通过使用低密度可压缩石墨烯膜，经过设计模具分阶段压合后形成特殊的3D结构，从而贴合填充不同微型器件之间达到散热效果。

技术领域

本发明属于电子散热技术领域，涉及一种石墨烯膜的成型方法、通过该方法制备得到的石墨烯膜及应用，尤其涉及一种3D结构石墨烯膜的成型方法、通过该方法制备得到的石墨烯膜及应用。

背景技术

随着5G电子工业的快速发展，电子元器件趋向微型化、多功能化和高度集成化，单位面积上产生的热量急剧上升，散热成为至关重要的问题，制约着电子产品、电池以及其他功率系统的性能和可靠性。传统的热管理材料为铝、铜，但其导热性能可材质的可塑性都无法满足目前市场的需求。人造石墨膜作为市场上新兴的散热材料，其散热性能较传统材料有很大提高，但是受限于人造石墨制备的特殊性，成型后的人造石墨由于压缩和变形模量较低都限制了其仅能应用在平面散热环境；高度集成化器件环境中集成着高低不平，形状大小不一的微型器件，因此该环境中的散热一直一个亟待解决的问题。

石墨烯作为21世纪备受瞩目的新材料之一，因其独特的结构，表现出优异的导电、导热和力学性能。以石墨烯为基础开发出的石墨烯膜，在经过化学处理、分散、涂覆和高温石墨化处理后形成一种低密度多孔的可压缩状膜，这种特殊的多孔石墨烯膜经过压合后可以形成像人工石墨一样的高性能散热薄膜材料；然而利用多孔石墨烯膜的可压缩特性，可以开发成高低不平具有3D结构的高性能石墨烯散热膜应用在器件高度集成化的环境中。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种3D结构石墨烯膜的成型方法、通过该方法制备得到的石墨烯膜及应用，本发明利用石墨烯的高导热特性，提出了一种3D结构石墨烯的成型方法，用于消费类电子微型器件的散热。主要是通过使用低密度可压缩石墨烯膜，经过设计模具分阶段压合后形成特殊的3D结构，从而贴合填充不同微型器件之间达到散热效果。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种3D结构石墨烯膜的成型方法，所述的成型方法包括：

石墨烯膜经初步真空热压后进行背胶包边处理，通过3D夹具二次真空热压成型。

其中，所述的3D夹具包括两块金属板，其中一块金属板与石墨烯膜的接触面设置有凸版或凹版图案。

本发明利用石墨烯的高导热特性，提出了一种3D结构石墨烯的成型方法，用于消费类电子微型器件的散热。主要是通过使用低密度可压缩石墨烯膜，经过设计模具分阶段压合后形成特殊的3D结构，从而贴合填充不同微型器件之间达到散热效果。需要说明的是，3D夹具上设置的团可根据客户需求进行特殊化定制。

作为本发明一种优选的技术方案，所述的成型方法具体包括：

(Ⅰ)石墨烯膜置于平面夹具中，在真空和加热的加工条件下进行初步压合；

(Ⅱ)初步压合后的石墨烯膜冲切成型，使用热熔胶膜对其进行背胶包边处理；

(Ⅲ)背胶包边处理后的石墨烯膜置于3D夹具中，在真空和加热的加工条件下进行二次压合成型。

本发明通过计算石墨烯膜密度和压缩比之间的关系，首先将原始低密度可压缩石墨烯膜在平面夹具中进行初步真空热压(初压)，在真空和加热的加持条件下石墨烯膜内部的空气快速脱逸，经过压合后，石墨烯膜的密度增加达到第一阶段设计需求。第二阶段，将所得初压后的石墨烯膜经过冲切成所需形状后进行背胶包边处理，防止掉粉。最后，将背胶包边冲切形状后的初压石墨烯膜在金属3D夹具中进行二次真空热压成型。