一种嵌套型多层层状褶皱结构导热制品及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种嵌套型多层层状褶皱结构导热制品，由两层以上、上下层叠设置的导热层组成，所述导热层具有层状褶皱结构，且相邻导热层的褶皱结构相互嵌套。本发明专利技术通过使用两层以上的层状褶皱结构导热材料上下层叠，经水平压制使褶皱相互嵌套，制备得到导热制品，比单层层状褶皱结构材料经水平压制而成的同样尺寸的导热制品，褶皱之间的缝隙更小，并且嵌套的褶皱结构，可以从空间上相互限制褶皱的移动，避免了由于内部应力在褶皱回弹时形成较大的缝隙，从而降低了界面热阻，提升了导热性能；放置同样时间后，形状和尺寸稳定性更好；在裁切加工时更容易得到目标尺寸和形状。

【技术实现步骤摘要】
一种嵌套型多层层状褶皱结构导热制品及其制备方法
本专利技术涉及导热制品
，尤其涉及一种嵌套型多层层状褶皱结构导热制品及其制备方法。
技术介绍
导热垫是高性能间隙填充导热材料，主要用于发热器件与散热器之间的热传递。传统的高分子基体填充导热陶瓷颗粒的导热垫，随着电子工业的快速发展，已难以满足越来越高的散热要求。石墨类材料，如石墨烯、膨胀石墨、人工石墨、六方氮化硼等二维层状材料具有很高的热导率，是理想的传统导热垫替代材料。然而，这类二维层状材料的导热性能具有各向异性，使得二维平面面外的热导率较低。目前的解决方法主要是调控二维层状材料在导热垫中垂直排列，从而与热传导的方向接近一致。但制备的导热垫可压缩性能非常差，无法应付多芯片连用时的芯片公差，同时界面热阻较高。为了使基于高导热二维层状材料的导热垫兼具高热导率和可压缩性，代文等开发了一种由高导热二维层状材料经弯曲褶皱、水平压制和高温处理得到的兼具垂直层状结构和弯曲层状结构的二维层状褶皱结构导热垫(中国专利，申请号为201710324801.7)，其垂直层状结构部分可有效保证导热垫的高导热性能，弯曲层状结构部分可确保导热垫具有优异的可压缩性。代文等开发的上述由高导热二维层状材料组成的，具有层状褶皱结构的导热垫在成形过程中需先将由高导热二维层状材料组成的层状结构通过模量不匹配原理加工形成褶皱结构，再将褶皱结构进行水平压制。水平压制的压力会使得褶皱结构产生较大的内部应力。若水平压制的压力不大，一旦压力撤除，内部应力会导致褶皱体回弹，褶皱之间出现缝隙，缝隙被大量不良热导体-空气填充。其结果一方面使得上述导热垫的界面热阻增大，热导性能下降；另一方面使得上述导热垫结构不稳定，在较小的外力(剪切力，拉伸力，压缩力等)下其形态尺寸就会发生改变，难以加工成型，同时也造成其导热和可压缩性能不稳定。虽然可以如专利申请书(中国专利，申请号为201710324801.7)中所述通过填充高分子材料和导热增强材料来排除上述导热垫褶皱之间的空气，增强结构稳定性，但是填充高分子材料和导热增强材料会降低上述导热垫的可压缩性，提高界面热阻。如水平压制的压力足够大使褶皱结构被压实，虽然获得的导热垫可以保持稳定的结构，但是其可压缩性能大幅降低，难以应付多芯片连用时的芯片公差。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题在于提供一种嵌套型多层层状褶皱结构导热制品及其制备方法，同时具备较高的热导率、稳定性和可压缩性。为解决以上技术问题，本专利技术提供了一种嵌套型多层层状褶皱结构导热制品，由两层以上、上下层叠设置的导热层组成，所述导热层具有层状褶皱结构，且相邻导热层的褶皱结构相互嵌套。优选的，所述相互嵌套为导热层上下层叠设置，并水平压制，形成的嵌套结构。优选的，所述相邻导热层间具有空隙。优选的，所述空隙大于等于0.1微米，小于等于100微米。优选的，所述导热层为高导热二维微纳米材料层。优选的，所述导热层中，褶皱结构的褶曲高度为导热层厚度的1～20倍。优选的，所述导热制品为导热垫。本专利技术提供了一种嵌套型多层层状褶皱结构导热制品的制备方法，包括以下步骤：将两层以上的导热层，上下层叠设置，所述导热层具有层状褶皱结构，然后施加水平压力进行水平压制，使相邻导热层的褶皱结构相互嵌套。优选的，所述具有层状褶皱结构的高导热二维微纳米材料，按照以下方法制备：将具有层状结构的高导热二维微纳米材料，与拉伸后的弹性体粘接，弹性体释放拉力回缩后，高导热二维微纳米材料随着弹性体的回缩而回缩，将高导热二维微纳米材料与弹性体分离，得到具有层状褶皱结构的高导热二维微纳米材料。优选的，所述拉伸后的弹性体的拉伸倍率为200％～500％。与现有技术相比，本专利技术提供了一种嵌套型多层层状褶皱结构导热制品，由两层以上、上下层叠设置的导热层组成，所述导热层具有层状褶皱结构，且相邻导热层的褶皱结构相互嵌套。本专利技术通过使用两层以上的层状褶皱结构导热材料上下层叠，经水平压制使褶皱相互嵌套，制备得到导热制品，比单层层状褶皱结构材料经水平压制而成的同样尺寸的导热制品，褶皱之间的缝隙更小，并且嵌套的褶皱结构，可以从空间上相互限制褶皱的移动，避免了由于内部应力在褶皱回弹时形成较大的缝隙，从而降低了界面热阻，提升了导热性能；放置同样时间后，形状和尺寸稳定性更好；在裁切加工时更容易得到目标尺寸和形状。同时由于无需填充高分子材料和导热增强材料，保留了材料良好的可压缩性能。附图说明图1为导热层的层状褶皱结构的褶曲结构示意图；图2为相邻导热层的褶皱结构相互嵌套示意图；图3为本专利技术制备的两层层状褶皱结构导热垫的侧剖图；图4为本专利技术制备的三层层状褶皱结构导热垫的侧剖图；图5为本专利技术用于制备导热垫的石墨烯纸的照片；图6为本专利技术制备的具有层状褶皱结构的石墨烯纸的照片；图7为实施例1制备的多层层状褶皱结构导热垫的截面扫面电子显微镜图；图8为实施例1制备的多层层状褶皱结构导热垫的表面近照；图9为比较例1制备的单层层状褶皱结构导热垫的表面近照。具体实施方式本专利技术提供了一种嵌套型多层层状褶皱结构导热制品，由两层以上、上下层叠设置的导热层组成，所述导热层具有层状褶皱结构，且相邻导热层的褶皱结构相互嵌套。本专利技术中，所述导热层为高导热二维微纳米材料层。在本专利技术的一些具体实施例中，所述导热层的厚度为10～1000微米。在本专利技术的一些具体实施例中，所述导热层的厚度为100～200微米。在本专利技术的一些具体实施例中，所述导热层为石墨烯层、六方氮化硼层、膨胀石墨层或碳化/石墨化的聚酰亚胺薄膜层等。上述导热层为多层层状结构，本专利技术先将具有多层层状结构的导热材料褶皱化处理，得到具有层状褶皱结构的导热层，可称为褶皱层。在本专利技术的一些具体实施例中，所述具有层状褶皱结构的导热层按照以下方法制备：将具有层状结构的导热材料，与拉伸后的弹性体粘接，弹性体释放拉力回缩后，导热材料随着弹性体的回缩而回缩，将导热材料与弹性体分离，得到具有层状褶皱结构的导热层。在本专利技术的一些具体实施例中，所述拉伸后的弹性体的拉伸倍率为200％～500％。所述导热层中，褶皱结构的褶曲高度为导热层厚度的1～20倍。在本专利技术的某些具体实施例中，所述褶皱结构的褶曲高度为导热层厚度的6～20倍。上述褶曲高度指褶曲结构中，脊线与槽线的垂直距离。本专利技术采用上述具有层状结构的导热材料褶皱化处理后的厚度表示褶曲高度。上述导热层厚度指导热层的导热材料厚度，即上述具有层状结构的导热材料褶皱化处理前的厚度。在本专利技术的一些具体实施例中，形成的褶皱结构的部分褶曲如图1所示。所述褶皱结构中可以包括图1所示的一种或多种褶曲结构。然后取两层以上的上述褶皱化处理后的导热层，上下层叠设置，并水平压制，使相邻导热层的褶皱结构相互嵌套，得到所述导热制品。所述相互嵌套指所述导热层的褶皱结构填充到相邻导热层的褶皱结构中，并通过水平压制，形成凹凸楔合的紧密结构，起到减小褶皱间缝隙和从空间上相互限制彼此移动的作用。本专利技术中，形成的褶皱结构，具有背形褶曲结构和向形褶曲结构，分别和上层、下层的褶皱结构嵌套，如此多层结构彼此嵌套形成的导热制品，具有更好的稳定性。本专利技术中的水平压制，等同于在水平方向施加压力进行水平挤压。所述水平压力为5～15MPa，优选的，为7～13MPa，进一步优选的，为9本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种嵌套型多层层状褶皱结构导热制品，其特征在于，由两层以上、上下层叠设置的导热层组成，所述导热层具有层状褶皱结构，且相邻导热层的褶皱结构相互嵌套。

【技术特征摘要】
1.一种嵌套型多层层状褶皱结构导热制品，其特征在于，由两层以上、上下层叠设置的导热层组成，所述导热层具有层状褶皱结构，且相邻导热层的褶皱结构相互嵌套。2.根据权利要求1所述的导热制品，其特征在于，所述相互嵌套为导热层上下层叠设置，并水平压制，形成的嵌套结构。3.根据权利要求1所述的导热制品，其特征在于，所述相邻导热层间具有空隙。4.根据权利要求3所述的导热制品，其特征在于，所述空隙大于等于0.1微米，小于等于100微米。5.根据权利要求1所述的导热制品，其特征在于，所述导热层为高导热二维微纳米材料层。6.根据权利要求1所述的导热制品，其特征在于，所述导热层中，褶皱结构的褶曲高度为导热层厚度的1～20倍。7.根据权利要求1～6任一项所述的导热制...

【专利技术属性】
技术研发人员：周明，崔浩业，
申请(专利权)人：宁波杉越新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33