[发明专利]一种石墨烯散热薄膜、其制备方法和应用在审

专利信息
申请号: 202010762218.6 申请日: 2020-07-31
公开(公告)号: CN112011814A 公开(公告)日: 2020-12-01
发明(设计)人: 左月辉;金汉波 申请(专利权)人: 南京旭羽睿材料科技有限公司
主分类号: C25D13/02 分类号: C25D13/02;C25D13/20;H01L23/373;H05K7/20
代理公司: 南京泰普专利代理事务所(普通合伙) 32360 代理人: 窦贤宇
地址: 211100 江苏省南京*** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 一种 石墨 散热 薄膜 制备 方法 应用
【说明书】:

发明公开了一种石墨烯散热薄膜、其制备方法和应用,属于导热材料的制备。包括氧化石墨烯水溶液制备,清洗基材,氧化石墨烯薄膜的沉积和干燥、退火处理四个步骤。本发明通过首先对非金属基材的表面在氢氟酸,氟化钠、铬酐的共同作用下,在其表面形成多孔性的表面膜,然后通过机械啮合和分子间作用,在基材的一侧表面形成铬锌合金膜,使得基材具有优异的导电性能,然后将基材作为电极,通过电泳沉积制备基材‑氧化石墨烯复合薄膜,由于锌、铬元素收缩形成纳米球颗粒。可以充分利用了石墨烯的二维平面进行声子传输,加大的改善纵向的热导率。

技术领域

本发明属于导热材料领域导热材料的制备,尤其是一种石墨烯散热薄膜、其制备方法和应用。

背景技术

随着各种电子产品的快速发展,电子元件的性能得到了飞速发展,目前这些电子元件随着性能的提升,也增加了设备的发热量。例如:显示屏高亮度对发光二极管使用量增加和频率有更高的要求,CPU的高速运行,电池电量消耗增加,电池容量也跟着提高等。这电子元件的高速工作的同时,耗能更多,发热更快更多,对散热元件提出了更高的要求。如果不能及时散热,会导致设备使用寿命缩短。

铜、铝及其合金本身的散热能力有限,纯铜的导热系数为398W/m﹒K,纯铝的导热系数为273W/m﹒K,因此散热效果并不是很好。其中,由于石墨烯的电学、力学、热学等性能都极其优异,在散热领域拥有着极大的潜能。但是现有技术中,通常是直接将石墨烯复合材料与衬底粘合,作为散热材料。但是由于石墨烯复合材料与衬底之间需要通过粘合剂连接,不利于电子元件中热量的纵向导热。

发明内容

发明目的:提供一种石墨烯散热薄膜、其制备方法和应用,以解决背景技术中所涉及的问题。

技术方案:一种石墨烯散热薄膜的制备方法,包括如下步骤:

步骤1、氧化石墨烯水溶液制备:将氧化石墨烯加入去离子水中,在超声波作用下均匀分散,得到浓度为0.25~2g/L的氧化石墨烯悬浮液;

步骤2、清洗基材:将硅衬底作为基材,切割成预定尺寸,然后使用清洗剂去油、粗化液处理,去除基材表面的氧化物和杂质;

步骤3、氧化石墨烯薄膜的沉积:将上述基材作为阳极与电泳仪电源相连接,并以氧化石墨烯悬浮液作为电解液,进行电泳沉积,在阳极表面形成一层深棕色胶状物质;

步骤4、干燥、退火处理:将上述基材放入气氛炉中干燥,从而得到石墨烯-基材的复合薄膜。

优选地,所述氧化石墨烯需要经过预处理,预处理方法为:将1g的天然鳞片状石墨粉末加入到含有0.5~1g的浓硝酸钠和45~50ml浓硫酸的混合溶液中,然后加入6~9g高锰酸钾,并充分搅拌,然后逐渐加入过氧化氢溶液除去残余的高锰酸钾,稀释、离心,将所得的氧化石墨烯用盐酸溶液和去离子水清洗,放入气氛炉中真空下干燥。

优选地,所述基材为蓝宝石衬底、玻璃衬底、碳化硅衬底、硅/二氧化硅衬底中的一种。

优选地,所述粗化液处理工艺为:在非金属基材的一侧采用耐腐蚀密封胶包封,然后使用氢氟酸溶液清洗,并在铬酐粗化液浸泡2448h,至其表面变为黄色,在真空烘箱中,于105~130℃的温度下,烘烤30~60min,然后去离子水清洗,去除基材表面的氧化物和杂质,最后在苯并三氮唑水溶液中液封保存。

优选地,所述铬酐粗化液包括:锌粉5~10%、铬酐4~8%、铁氰化钾2~4%、磷酸0.5~2%、氟化钠1~2%、表面活性剂0.5~1%、余量为水。

优选地,所述密封胶至少为环氧树脂、聚氟乙烯、丁基橡胶中的一种。

优选地,所述锌粉为超细锌粉,其粒度为2.5~10μm;

优选地,所述电泳沉积工艺电压为:40~80V;沉积时间10~15min,电极之间的相对距离为10~30cm。

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