[发明专利]一种导热材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种导热材料及其制备方法和应用。一种导热材料，包括：改性碳纳米管和分散在改性碳纳米管表面的硅颗粒；硅颗粒的粒径为1～5nm；硅颗粒的质量占导热材料质量的50～60％。本发明的导热材料，将绝缘的硅颗粒包裹在导电的改性碳纳米管上，实现了改性碳纳米管的绝缘化，因此能够获取兼具绝缘性的高导热材料。本发明还提供了上述导热材料的制备方法和应用。

技术领域

本发明属于绝缘灌封技术领域，具体涉及一种导热材料及其制备方法和应用。

背景技术

灌封胶主要用于工业元件的粘接、密封和保护。目前，灌封胶已广泛地用于电子器件制造业，是电子工业中不可缺少的绝缘材料，可强化电子器件的整体性，提高对外来冲击、震动的抵抗力，同时可为内部元件、线路间提供绝缘性。

随着微电子和集成电路向高速度、高密度、小型化、轻量化方向发展，电子元器件、逻辑电路的体积被压缩，单位体积电子设备所产生的热量急剧增加，因而导热性能将影响电子元器件、电子设备的寿命和可靠性。这要求用于电子元器件的灌封胶具有优异的导热性能和绝缘性。

相关技术中通常采用添加导热填料的方法提升传统灌封胶的导热性，金属、金属氧化物、陶瓷和碳基材料是几种常用的导热填料。其中金属和碳基材料不具备绝缘性；金属氧化物和陶瓷的导热性能较差，包括金属氧化物和陶瓷的灌封胶，导热系数通常在1Wm/K附近，远不能满足高导热灌封胶的要求。

综上，现有的导热填料难以同时满足高导热和高绝缘的要求，不能用于制备适用于电子元器件的灌封胶。

发明内容

本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种导热材料，将绝缘的硅颗粒包裹在导电的改性碳纳米管上，实现了改性碳纳米管的绝缘化，因此能够获取兼具绝缘性的高导热材料。

本发明还提出具有上述导热材料的制备方法。

本发明还提出上述导热材料的应用。

根据本发明的一个方面，提出了一种导热材料，包括：

改性碳纳米管和分散在所述改性碳纳米管表面的硅颗粒；

所述硅颗粒的粒径为1～5nm；

所述硅颗粒的质量占所述导热材料质量的50～60％。

根据本发明的一种优选的实施方式，至少具有以下有益效果：

(1)常温下(约25℃)，硅单质的热导率约为150W/m·K，碳纳米管单位面积弹道热导高达5.88×10⁹W/m²·K，径向热导率通常也≥650W/m·K(碳纳米管的热导率随其直径、长度以及长径比的变化而变化)；因此将硅和改性碳纳米管复合在一起，可获得高导热材料。

(2)本发明中，纳米尺寸的硅颗粒排列在改性碳纳米管表面，形成绝缘包覆层，相当于硅颗粒对改性碳纳米管进行了绝缘改性，因此本发明提供的导热材料兼具高导热性和绝缘性。

(3)本发明提供的导热材料继承了改性碳纳米管的线性结构，相较于点状的颗粒结构，线性结构更容易在灌封胶中形成导热通路，进而达到导热的目的，因此本发明提供的导热材料可一定程度上降低灌封胶中导热材料的添加量，进一步提升灌封胶的存储稳定性。

(4)通过调整硅颗粒的粒径以及硅颗粒的质量占比，可使硅颗粒完全包裹改性碳纳米管，达到绝缘改性的目的；又能有效控制硅颗粒排列而成的壳层的厚度，避免影响导热材料的热导率。

在本发明的一些实施方式中，所述改性碳纳米管的外直径为30～50nm。

在本发明的一些实施方式中，所述改性碳纳米管的长度为1～2μm。

在本发明的一些实施方式中，所述改性碳纳米管上含有羧基和羟基中的至少一种。