[发明专利]一种大冷量传输全碳柔性冷链结构的制备方法

权利要求书

1.一种大冷量传输全碳柔性冷链结构的制备方法，其特征在于冷链结构由中间的高导热柔性石墨膜，与两端CVD金刚石厚膜焊接，形成高效柔性导热体，柔性石墨膜与CVD金刚石厚膜均为碳材料，具有高的热导率，且热膨胀系数接近，可有效缓解焊接产生的热应力，确保实现大冷量可靠传输；其制备方法为：首先将石墨膜裁剪成规则尺寸，并对多片石墨膜进行金属化，过程包括金属离子注入与表面镀膜；采用热压扩散焊工艺将金属化后的石墨膜边缘进行逐层焊接，形成石墨膜导热带；根据石墨膜导热带宽度，采用激光加工将CVD金刚石厚膜材料制备成特定尺寸的沉槽结构，满足对石墨膜导热带包覆要求；通过镀膜方式对CVD金刚石厚膜表面进行金属化；将热压扩散焊后的多层石墨膜导热带边缘置于表面金属化后的CVD金刚石厚膜端头结构中，利用真空钎焊的方法实现石墨膜导热带与CVD金刚石厚膜端头封接，最终制备出大冷量传输全碳柔性冷链结构；

使用高导热石墨膜作为柔性冷链中间导热体，高导热CVD金刚石厚膜作为冷链端头，二者通过焊接形成全碳结构，实现大冷量传输，具体包括以下步骤：

步骤1：石墨膜的裁剪

根据实际使用需要，将石墨膜裁剪成方形、圆形特定形状；

步骤2：石墨膜表面金属化与焊接；

2.1石墨膜表面金属化

采用离子注入机对石墨膜进行金属离子注入，与石墨膜形成化学键，提高石墨膜与焊接金属层的结合力；采用物理气相沉积方法在注入后的石墨膜表面镀制焊接金属层；

2.2石墨膜焊接

将多层金属化后的石墨膜边缘采用热压扩散焊连接形成石墨膜导热带；

步骤3：CVD金刚石厚膜表面金属化

3.1CVD金刚石厚膜表面处理

为满足后续沉槽加工要求，将高导热CVD金刚石厚膜表面进行研磨或抛光加工；

3.2CVD金刚石厚膜表面沉槽加工

为实现对石墨膜导热带边缘进行有效封装，需根据石墨膜宽度在CVD金刚石厚膜表面进行相应的沉槽加工，方法采用激光烧蚀或者等离子体刻蚀；

3.3CVD金刚石厚膜表面金属化

采用物理气相沉积的方法对具有沉槽结构的CVD金刚石厚膜表面进行金属化，形成金刚石端头；金属化过程先使用离子轰击清洁CVD金刚石厚膜表面，并采用磁控溅射的方法镀制金属层，包括用于提高结合力的过渡层与焊接金属层；

步骤4：石墨膜导热带与CVD金刚石厚膜封装焊接

将石墨膜导热带边缘放入CVD金刚石厚膜端头沉槽中，通过真空钎焊实现石墨膜导热带与CVD金刚石厚膜端头的连接，进而实现全碳柔性冷链结构。

2.根据权利要求1所述大冷量传输全碳柔性冷链结构的制备方法，其特征在于步骤1所述石墨膜的面内方向热导率大于1000W/mK，相应的要求单层石墨膜厚度为10μm-70μm。

3.根据权利要求1所述大冷量传输全碳柔性冷链结构的制备方法，其特征在于，步骤2.1所述石墨膜表面需要金属化，金属化过程是通过先在石墨膜表面进行金属离子注入实现化学键连接，随后再沉积焊接金属层，焊接金属层以形成冶金结合为宜；石墨膜表面离子注入材料为Ti、Ni、Cr、Si、Mo的一种或多种，注入参数为注入能量10-50kV、注入剂量10¹⁵-10¹⁷/cm²，注入时间1-30min；石墨膜焊接金属层是Pt、Pd、Au、Ir、Cu、Ag、Al金属的一种或多种，镀膜厚度500-2000nm。

4.根据权利要求1所述大冷量传输全碳柔性冷链结构的制备方法，其特征在于，步骤2.2所述石墨膜焊接，对于多层石墨膜之间连接是采用热压扩散焊的方法，焊接温度为500-800℃，压力为50kPa-0.8MPa，焊接时间为10min-1h。

5.根据权利要求1所述大冷量传输全碳柔性冷链结构的 制备方法，其特征在于，步骤3.1所述CVD金刚石厚膜表面处理，要求CVD金刚石厚膜热导率大于1000W/mK，表面粗糙度达到1nm-1μm。