[发明专利]石墨烯泡沫膜增强的导热垫片及其制备方法

说明书

本发明公布了一种石墨烯泡沫膜增强的导热垫片及其制备方法，其中石墨烯泡沫膜增强的导热垫片包括：多层石墨烯泡沫膜和填充在所述石墨烯泡沫膜内部及层间的胶粘剂，其中，所述石墨烯泡沫膜占所述导热垫片总重量的60wt％‑95wt％。本发明石墨烯在导热垫片中沿着厚度方向排列，垫片在厚度方向上具有良好的导热性能；石墨烯泡沫膜与胶粘剂的组合，同时具有良好的可压缩性与压缩回弹性，应用热阻较小。

技术领域

本发明涉及导热、散热、热管理材料、导热界面材料等领域，尤其涉及石墨烯增强的导热垫片。

背景技术

导热垫片为一种导热材料，主要应用于电子设备与散热片或产品外壳间的传递界面。石墨烯具有良好的导热性能，可以用作导热垫片的增强材料。采用石墨烯导热膜增强的导热垫片的方式主要有两种：一是将石墨烯导热膜通过胶黏剂层层堆叠粘接后，切割成导热垫片，使石墨烯导热膜沿着厚度方向排列，如专利文献WO2019235983A1；二是将石墨烯导热膜由平面方向通过皱褶的方式变为纵向排列，再涂覆胶黏剂，使之成为整体结构，如专利文献CN110491845A。

上述两种方式采用的石墨烯导热膜，虽然获得了较高的导热系数，但是石墨烯导热膜致密化的结构，导致制得的导热垫片硬度较大，垫片的应用热阻显著升高；同时，所得导热垫片无孔隙且压缩回弹性差，不能起到填充导热界面的效果。石墨烯导热膜内部类石墨结构，容易引起分层，不仅会影响整体的力学稳定性，存在开裂的风险；而且在高温、高湿、严寒、长期等使用条件下会出现热失效的严重后果。此外，石墨烯导热膜表面光滑，往往需要进行表面粗糙处理，如做纳米涂层或打磨粗糙等，才能实现与胶黏剂的良好结合；而做涂层则多出了至少两个热阻界面，且在长期老化条件存在热失效的风险；表面打磨则导致力学性能下降，更加不能满足压缩回弹的性能要求。

背景技术部分的内容仅仅是发明人所知晓的技术，并不当然代表本领域的现有技术。

发明内容

针对现有技术存在问题中的一个或多个，本发明提供一种石墨烯泡沫膜增强的导热垫片，包括：多层石墨烯泡沫膜和填充在所述石墨烯泡沫膜内部及层间的胶粘剂，其中，所述石墨烯泡沫膜占所述导热垫片总重量的60wt％-95wt％。

根据本发明的一个方面，所述石墨烯泡沫膜占所述导热垫片总重量的75wt％-90wt％。本发明所要保护的石墨烯泡沫膜增强的导热垫片中，对于胶粘剂含量需要严格控制，以保证石墨烯泡沫膜的占比。经过对石墨烯泡沫膜的深入研究，结合胶粘剂的在石墨烯泡沫膜上的作用关系，本发明的发明人发现，当石墨烯泡沫膜的占比低于60wt％时，则由于石墨烯过少引起导热效果较差，而当石墨烯泡沫膜的占比高于95wt.％时，则由于胶粘剂过少引起导热垫片不能成型，当石墨烯泡沫膜占所述导热垫片总重量的60wt％-95wt％时，可基本满足本申请发明目的，当石墨烯泡沫膜占所述导热垫片总重量的75wt％-90wt％时最为适用于本申请发明目的。

根据本发明的一个方面，所述石墨烯泡沫膜的导热系数大于等于50W/(m·K)，优选大于等于100W/(m·K)。

根据本发明的一个方面，所述石墨烯泡沫膜的密度为0.1-0.9g/cm³，优选为0.2-0.5g/cm³。

根据本发明的一个方面，所述石墨烯泡沫膜的厚度为50-1000μm，优选为300-500μm。