[发明专利]一种铝基定向碳纳米管镀铜复合散热材料及制备方法

说明书

本发明提供了一种铝基定向碳纳米管镀铜复合散热材料及制备方法，该复合材料由金属铜、铝和碳纳米管组成，所述碳纳米管生长在铝上，形成定向阵列，铜生长在碳纳米管上，形成碳纳米管/铜串珠状构造，制备得到铝基定向碳纳米管镀铜复合散热材料。本发明构建铝/碳纳米管/铜三维热输运通路，弥补铜、铝、碳纳米管各自散热缺陷，协同发挥其优势，得到高热导率的复合散热材料。

技术领域

本发明涉及散热材料领域，具体涉及一种铝基定向碳纳米管镀铜复合散热材料及制备方法。

背景技术

随着科技的发展，智能手机、笔记本电脑、计算机、数码相机等电子产品和发光二极管LED照明产品等高功率产品对性能及集成度的要求不断提高，导致器件单位面积产生的热量迅速增加，需要高性能的散热材料将器件中的热量迅速传递出去，使器件不至于温度过高而损坏。传统的散热材料已经越来越难以满足日益增长的散热需求，新型散热材料亟需开发。

传统的散热材料主要是金属材料，常见金属的热导率从高到低依次为：银429W/mK、铜401W/mK、金317W/mK、铝237W/mK、铁80 W/mK。金、银价格昂贵，一般使用铜和铝做散热材料，但是铜加工难度较高，重量过大，铝的热导率较低，铜和铝的热辐射性能差，总体散热效率目前已不能满足产品的要求。碳纳米管（CNTs）具有极高的轴向热导率，热辐射性能强，热辐射系数在红外范围为0.99，铜仅为0.09，铝仅为0.02。但是，碳纳米管各向异性的结构物性特点导致其非轴向方向上热导率偏低，难以单独用做散热材料。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种铝基定向碳纳米管镀铜复合散热材料及制备方法，设计一种铝基定向碳纳米管镀铜复合散热材料，在铝基底上生长定向碳纳米管阵列，在碳纳米管上生长铜形成串珠状结构，构建铝/碳纳米管/铜三维热输运通路，解决碳纳米管非轴向方向上的热传导问题，弥补铜、铝、碳纳米管各自短板，协同发挥其散热优势。

实现本发明的技术方案是：

一种铝基定向碳纳米管镀铜复合散热材料，该复合材料由金属铜、铝和碳纳米管组成，所述碳纳米管生长在铝上，形成定向阵列，铜生长在碳纳米管上，形成碳纳米管/铜串珠状构造，制备得到铝基定向碳纳米管镀铜复合散热材料。

所述的铝基定向碳纳米管镀铜复合散热材料的制备方法，步骤如下：

（1）用化学气相沉积法在金属铝上生长定向碳纳米管阵列，得到铝基定向碳纳米管；

（2）在步骤（1）得到的铝基定向碳纳米管表面镀铜，形成碳纳米管/铜串珠状构造。

所述步骤（1）中化学气相沉积法利用用二茂铁做催化剂，用乙烯或乙炔做碳源，氩气加氢气做保护气体，在630～650℃进行反应。

所述步骤（2）中镀铜采用电镀方法。

所述电镀采用铝基定向碳纳米管为阴极，以铜板为阳极，电镀液成分为：焦磷酸铜，焦磷酸钾，柠檬酸铵，聚乙二醇PEG、2-巯基苯并咪唑、2-巯基苯并噻唑和二氧化硒。

以电镀液为基准，各物质的用量为：焦磷酸铜的用量30-70 g/L、焦磷酸钾100-400g/L、柠檬酸铵10-40g/L、聚乙二醇PEG 0.1-1 g/L，2-巯基苯并咪唑的用量为电镀液的0.1-1.5%，2-巯基苯并噻唑的用量为电镀液的0.1-1.5%，二氧化硒0.05-0.5g/L。

所述聚乙二醇PEG为PEG1000、PEG1500、PEG2000或PEG3000中的一种。

所述电镀工艺中电流密度为0.1～10A/m²，电镀时间为1～10min。

用[（铜的质量／复合材料的总质量）×100%]来表征铜含量，铜含量为10～70%。

本发明的有益效果是：