[发明专利]一种环氧基二维片状金属纳米填料的超高各向同性导热材料及其制备方法

说明书

本发明提供一种环氧基二维片状金属纳米填料的超高各向同性导热材料及其制备方法，该材料的组分主要包括环氧树脂、二维片状金属纳米填料、二维片状碳系导热填料以及稀释剂，其制备方法是将上述组分均匀混合后，将稀释剂脱除，再通过热压成型工艺制备为导热材料或制件。本发明通过两种二维片状导热填料于环氧树脂基体内搭接形成三维导热网络，实现了二维片状金属纳米填料的高效搭接与高效协同效应，大幅提高所得导热材料或制件的导热性能，且具有各向同性导热特点。

技术领域

本发明属于热导材料技术领域，具体涉及一种环氧基二维片状金属纳米填料的超高各向同性导热材料及其制备方法。

背景技术

微电子、光电、能量采集等领域功率密度方面的蓬勃发展，面临的热管理问题愈发突出。不充分的散热会造成热量在电子器件中的积累，电子器件过热将减短器件使用寿命、造成器件的损坏甚至导致火灾。因此，此类领域中，热管理问题亟待优化与解决。因此，研发高效导热材料及实现该类型热界面材料的商业化应用是解决热管理问题的关键。

传统热界面材料普遍通过向聚合物中添加导热性较好的热填料来制备，主要以热润滑脂、热相变材料和胶粘剂的形式存在，用于填充散热器与电子器件之间的空隙，提高散热效率，延长设备使用寿命。传统热界面材料热导率较低(通常在0.5～5Wm^-1K^-1之间)，热填料在其中难以形成连续且完整的导热网络，存在较大的空气热阻和界面热阻，热传递效率较低。这样的低效热界面材料难以满足密集型大功率电子器件的散热要求。

制备高导热性能的热界面材料的关键在于选择高效导热填料和填料之间的高效协同设计。目前，高热导率填料主要分为陶瓷、金属和碳基填料三类。其中，陶瓷填料(如氮化硼、氮化铝、三氧化二铝等)属绝缘导热填料，其传热机理属声子传热。金属填料和碳基填料(如石墨烯、碳纤维、碳纳米管等)具有一定导电性，其传热可通过电子和声子共同实现。因此，对于没有绝缘性要求的热界面材料，高热导率的金属和碳基材料是理想的填料选择。

金属填料如金、银、铜、镍、铝等，具有较高本征导热性能，常作为导热填料应用于热管理领域。然而，对于聚合物-纯金属填料体系，高热导率通常难以实现。为提高体系热导率，通常将两种或两种以上填料复配，实现填料之间的协同增效。