[发明专利]一种高导热碳基金属复合散热材料及其制备方法

说明书

本申请涉及散热材料技术领域，特别涉及一种高导热碳基金属复合散热材料及其制备方法。方法包括：S1采用溅射工艺对碳基材料进行表面处理，得到具有金属镀层的表面改性碳基材料；S2提供设置有隔离室和反应室的反应装置，将60‑98重量份的表面改性碳基材料置于反应室中，并将2‑40重量份的金属固体置于隔离室中；S3对反应装置抽真空处理，并向反应室内通入保护气体，加热使金属固体熔化，得到金属液体；S4对金属液体进行搅拌，打开隔离室，使表面改性碳基材料落入金属液体中并混合均匀，在搅拌状态下反应一定时间，得到碳基金属复合液体；S5泄压，将碳基金属复合液体置于预设模具中，冷却，得到碳基金属复合散热材料。本申请能够有效提高材料的散热性能。

技术领域

本申请涉及散热材料技术领域，特别涉及一种高导热碳基金属复合散热材料及其制备方法。

背景技术

目前主流的散热材料为金属，被广泛应用于各种电子设备中，但随着电子产品的小型化和轻量化需求，由于散热性能限制，金属散热材料已无法满足其散热需求，且由于金属密度大，不利于产品的轻量化。尤其以迅速增长的智能手机、平板电脑、智能VR和可穿戴设备等为代表，对重量和体积有着严格的要求，且硬件速率越来越高，随之而来的高速运算单元的散热问题引起越来越多的关注，因此需要一种导热高且密度小的散热材料。

石墨烯作为一类新型的二维纳米材料，具有极高的热导率和热辐射系数，其单层热导率高达~5300 W/m•K，远高于金属中导热系数最高的金、银、铜和铝等，而且具有良好的柔韧性，给新一代散热材料的研制提供了新的机遇，但由于石墨烯本身的尺寸限制，导致其在纳观尺度很难操控。相关技术中采用石墨烯/金属复合材料替代金属散热材料，主流合成方法主要包括在金属基体上涂覆石墨烯散热涂层、金属粉末法和熔融共炼法。然而，涂覆法中石墨烯与金属基体表面之间往往利用有机涂料粘接，通常有机涂料的导热系数较低，反而不利于散热性能的提高；金属粉末法和熔融共炼法是提高金属综合性能的常用方法，但工艺较复杂，能耗大，且在高温烧炼过程中可能会产生氧化或界面反应等现象，从而导致得到的材料性能降低。此外，由于石墨烯容易团聚，利用上述方法制备石墨烯/金属复合材料时易出现石墨烯分散不均匀等问题，从而影响石墨烯复合材料的散热效果。

因此，亟需提供一种改进的散热材料及其制备方案，以克服上述现存问题。

发明内容

针对现有技术的上述问题，本申请提供一种高导热碳基金属复合散热材料及其制备方法，具体技术方案如下：

一方面，本申请提供一种高导热碳基金属复合散热材料的制备方法，所述方法包括：

S1：采用溅射工艺对碳基材料进行表面处理，得到具有金属镀层的表面改性碳基材料；

S2：提供设置有隔离室和反应室的反应装置，其中，所述隔离室位于所述反应室的上方；将60-98重量份的所述表面改性碳基材料置于所述隔离室中，并将2-40重量份的金属固体置于所述反应室中；

S3：对所述反应装置抽真空处理，并向所述反应室内通入保护气体，加热至预设温度，保持温度恒定，使所述金属固体熔化，得到金属液体；所述隔离室中的气压小于所述反应室内的气压；

S4：对所述金属液体进行搅拌，打开所述隔离室，使所述表面改性碳基材料落入所述金属液体中并混合均匀，在搅拌状态下反应一定时间，得到碳基金属复合液体；

S5：对所述反应装置进行泄压处理，将所述碳基金属复合液体置于预设模具中，常温冷却至室温，得到碳基金属复合散热材料。

具体的，步骤S4包括：

S41：对所述金属液体进行搅拌，控制搅拌速度为100-300r/min，打开所述隔离室，使所述表面改性碳基材料落入所述金属液体中，搅拌10-30min，使所述金属液体与所述表面改性碳基材料混合均匀；