[发明专利]一种制备超厚石墨烯散热膜的方法

说明书

本发明涉及石墨烯散热领域，具体为一种制备超厚石墨烯散热膜的方法，这种方法得到的石墨烯散热膜可作为3C产品快速散热膜，如智能手机、笔记本电脑、VR穿戴设备等。该制备方法主要包括：将氧化石墨滤饼在去离子水中溶解、剥离、分散；将分散的浆料进行涂布并剥离；将得到的石墨烯膜热还原，制备出超厚石墨烯散热膜。本发明工艺简单、生产成本及能耗低，解决原有人工合成石墨膜热通量低、力学性能差及生产过程中产生焦油污染物等缺点；与传统的人工合成石墨膜相比，该方法制备的石墨烯散热膜厚度可调，可用作3C产品快速散热膜。

技术领域

本发明涉及石墨烯制膜技术领域，具体为一种制备超厚石墨烯散热膜的方法。

背景技术

智能电子设备已成为人们工作与生活不可或缺的组成部分，如智能手机、便携式笔记本电脑、智能VR穿戴设备等。随着这些电子设备的智能化程度不断提高，对电子器件的功率要求也同步增高，导致了设备运行时产生大量的热，对设备的可靠运行带来极大的威胁。散热材料已成为解决目前智能电子设备运行过热的重要途径，是智能电子设备可靠、高速运行的关键保障。现在如智能手机应用最多的是导热人工合成石墨膜，其原料是聚酰亚胺(PI)膜。在制备石墨膜的过程中，会产生副产物煤焦油，对环境产生污染；再者，大量高质量商用的 PI膜仍然是由国外进口，制备PI膜的关键技术仍然收到限制，高质量PI膜国产化还需要很长时间。

自石墨烯发现以来，其超高的热导率受到了极大的关注；石墨烯热导率超过5000W/mK，柔性好，质量轻，耐腐蚀，易与其他材料加工成型。目前国内氧化石墨烯生产商大量涌现，生产的氧化石墨质量较高，为其应用提供了基础。其中能大规模制备石墨烯膜的方法是通过将氧化石墨烯旋涂、喷涂、涂布成膜并在高温下还原得到还原氧化石墨烯散热膜，其生产耗能高、成本高等缺点，且这些方法制备出的石墨烯膜薄，热通量低，不能满足智能电子设备对日益增长快速散热的要求。

因此，开发一种超厚及厚度可控的石墨烯散热膜将直接解决智能电子设备对快速散热的要求，促进智能化产业的发展；同时对推进我国石墨烯产业的快速发展具有重大的科学与经济意义。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种制备超厚石墨烯散热膜的方法，该方法制备工艺简单、效率高、易操作，解决不能制备厚石墨烯膜的问题。

本发明中的一种制备超厚石墨烯散热膜的方法，利用氧化石墨烯在剪切作用下定向排列，主要包括：

(1)利用去离子水在搅拌的情况下分散氧化石墨，形成氧化石墨分散液；

(2)将氧化石墨在去离子水中剥离，形成均一的氧化石墨烯溶液；

(3)将(2)中的氧化石墨烯溶液浓缩至质量分数0.5～10％，得到氧化石墨烯浆料；

(4)将(3)获得的氧化石墨烯浆料进行抽真空、脱泡处理，处理时间为5～60min，直到气泡全部消失；

(5)利用(4)得到的均匀氧化石墨烯浆料在离型膜上进行涂布，通过控制刮刀的高度来控制氧化石墨烯膜的厚度，膜的厚度为2～20mm；将得到的氧化石墨烯膜在鼓风烘箱中烘干，使氧化石墨烯膜从离型膜上剥离掉；

(6)将(5)中得到的超厚石墨烯膜放入真空炉，温度设定为250～600℃，进行脱氧处理并获得初步还原的氧化石墨烯膜。

(7)利用(6)获得的还原氧化石墨烯膜进行石墨化处理，石墨化温度设定为2600～2800 ℃；

(8)将石墨化的石墨烯膜压延于离型膜上，压力为1-10MPa，直至石墨烯膜的厚度为 90～400μm，制得石墨烯散热膜。

进一步的，步骤(1)中，氧化石墨分散液中氧化石墨质量分数为0.5～1.5％，分散氧化石墨的分散包括：在室温下，分散机将氧化石墨滤饼初步分散在去离子水中，分散速率为 500-1500r/min。