[发明专利]一种蜂窝状结构增强复合材料及制备方法

摘要

一种蜂窝状结构增强复合材料及制备方法，所述复合材料由蜂窝状衬底材料、高导热膜层、基体材料和高导热颗粒组成，蜂窝状衬底材料为金属，高导热材料可为金刚石、石墨烯、碳纳米管中的单一物质或多种复合，基体材料为高导热金属材料或聚合物材料。本发明复合材料沿蜂窝状结构方向上形成连续的快速导热通道，且沿蜂窝轴向具有更好的定向导热性能，可在一定程度上实现对热的分级管理，材料利用率更高。此外，蜂窝结构具有可设计性强、质量稳定、高强轻质的特点，可满足航天航空、船舶、交通运输等领域对高性能轻质散热材料的需求。适于工业化应用。

主权项

一种蜂窝状结构增强复合材料，其特征在于，所述的复合材料包括蜂窝状增强体和基体材料，所述基体材料为高导热金属或聚合物；所述蜂窝状增强体是在蜂窝状衬底上包覆有高导热材料，所述的高导热材料选自金刚石/石墨烯膜、金刚石膜/碳纳米管、石墨烯膜/碳纳米管、金刚石/石墨烯/碳纳米管膜中的一种；蜂窝状结构增强复合材料的制备方法，包括下述步骤：第一步：制备蜂窝状增强体将蜂窝状结构衬底清洗、烘干；采用化学气相沉积在金刚石表面沉积高导热材料；高导热材料金刚石、石墨烯、碳纳米管的沉积工艺参数为：金刚石CVD沉积参数为：含碳气体占炉内全部气体质量流量百分比为0.5‑10%；生长温度为600‑1000℃，生长气压为103‑104Pa；石墨烯CVD沉积参数为：含碳气体占炉内全部气体质量流量百分比为0.5‑80%；生长温度为400‑1200℃，生长气压为5‑105Pa；碳纳米管CVD沉积参数为：含碳气体占炉内全部气体质量流量百分比为5‑50%；生长温度为400‑1300℃，生长气压为103‑105Pa；通过对CVD沉积炉内施加等离子体和磁场诱导，并实时调节碳气流量、生长温度、生长气压，实现高导热材料金刚石/石墨烯、金刚石/碳纳米管、金刚石/石墨烯/碳纳米管膜的CVD沉积，沉积参数为：金刚石CVD沉积参数为：含碳气体占炉内全部气体质量流量百分比为0.5‑10%；生长温度为600‑1000℃，生长气压103‑104Pa；石墨烯CVD沉积参数为：含碳气体占炉内全部气体质量流量百分比为0.5‑80%；生长温度为400‑1200℃，生长气压为5‑105Pa；等离子电流密度为0.1‑50mA/cm2；沉积区域中磁场强度为100高斯至30特斯拉；碳纳米管CVD沉积参数为：含碳气体占炉内全部气体质量流量百分比为5‑50%；生长温度为400‑1300℃，生长气压103‑105Pa；等离子电流密度0‑30mA/cm2；沉积区域中磁场强度为100高斯至30特斯拉；高导热材料厚度为0.34nm‑1mm；第二步：将蜂窝状增强体与基体进行复合，得到蜂窝状结构增强金属基或聚合物基复合材料；蜂窝状增强体与金属基体复合时，采用冷压烧结、热压烧结、等离子烧结、无压熔渗、压力熔渗、铸造中的一种技术进行复合；蜂窝状增强体与聚合物基体复合时，采用浸渍固化成型、注射成型、压制成型、滚塑成型、注塑成型、挤塑成型、层压成型、流延成型中的一种技术进行复合。