[发明专利]石墨制品及其制造方法

说明书

本发明提供了一种石墨制品，其由起皱的石墨片形成。起皱的石墨片具有第一主表面和与第一主表面相对设置的第二主表面，以及多个大褶皱，每个大褶皱具有多个相关联的微褶皱，其中，每个微褶皱小于相关联的大褶皱。与未起皱的石墨片相比，起皱的石墨制品具有改善的柔性。起皱的石墨片可以由柔性天然石墨的片或合成石墨的片形成。

技术领域

本文所述的制品通常涉及石墨制品的领域，特别是由片材通过起皱过程形成的三维石墨制品。

背景技术

石墨制品已用于各种装置的热管理中。石墨的这种先前用途包括沿z方向(通过制品的平面)远离热源的热耗散，或沿x-y方向(制品的平面内)远离热源上所显示的热点的热扩散。

发明内容

附图说明

图1a至图1b示出了在起皱之前的柔性石墨片。

图2示出了通过使石墨片起皱而形成的石墨制品；

图3示出了通过使石墨片起皱而形成的石墨制品；

图4a至图4d示出了石墨片的起皱过程；

图5示出了由刮刀在平坦的载体上使柔性石墨片起皱而形成的起皱袋；

图6示出了由刮刀在圆柱形的Yankee载体上使柔性石墨片起皱而形成的起皱袋；

图7示出了包括起皱的石墨制品的层压制品；

图8示出了保留在起皱的石墨制品的褶皱中的液体；

图9示出了起皱的石墨制品的压延，以赋予均匀的起皱的片材厚度；

图10是一(1)个或多个大褶皱的图像；

图11示出了在拉伸强度测试之前的拉伸强度样品：

图12示出了在拉伸强度测试之后的图11中所示的拉伸强度样品；

图13示出了图11和图12中所示的样品的拉伸强度测试的拉伸强度测试结果；

图14示出了图13的拉伸强度测试结果的一部分；

图15a至图15b示出了拉制或形成为围合件的起皱的石墨片；

图16示出了被折叠的起皱的石墨片；以及

图17示出了形成制品的起皱的石墨片，该制品具有起皱的部分和未起皱的部分。

具体实施方式

现在参照图1a和图1b，石墨1由碳原子3的六边形阵列或网络或晶体的层平面2组成。这些六边形布置的碳原子3的层平面2基本上是平坦的，并且定向或排序，从而彼此基本上平行且等距。基本上平坦的、平行的等距碳原子层(通常称为石墨烯层或基面)链接或结合在一起，并且其组布置在微晶中。高度有序的石墨由尺寸相当大的微晶组成，这些微晶相对于彼此高度对准或定向，并且具有良好有序的碳层。换句话说，高度有序的石墨具有高度优选的微晶定向。应当注意的是，石墨具有各向异性的结构，因此，表现出或具有许多具有高方向性的性质，例如导热性和导电性。

简要地，柔性石墨片(大致在4显示)的特征可以在于碳5的层压结构，即是由弱范德华力接合在一起的碳原子3的叠层或薄片2组成的结构。在考虑石墨结构时，两个轴线或方向通常即指“c”轴线或方向和“a”轴线或方向。为了简化起见，“c”轴线或方向可以被认为是垂直于碳层的方向。“a”轴线或方向可以被认为是平行于碳层的方向或垂直于“c”方向的方向。适用于制造柔性石墨片4的石墨具有非常高的定向度。

如上所述，将碳原子的平行层保持在一起的结合力仅仅是弱范德华力。可以对天然石墨进行处理，以便可以明显地打开重叠的碳层或薄片之间的间距，以便在垂直于碳层的方向(即“c”方向)上提供明显的膨胀，从而形成基本上保留了碳层的层状特征的膨胀或肿大(intumesced)石墨结构。