碳纤维取向热界面材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种碳纤维取向热界面材料及其制备方法，所述制备方法包括以下步骤：(1)取热界面材料进行流平，所述热界面材料的原料包括导热填料，所述导热填料包括碳纤维和球形氧化铝；(2)对所述热界面材料施加震动，所述震动的方向与所述热界面材料流平后的厚度方向平行；(3)对所述热界面材料进行固化，得到碳纤维取向热界面材料。本发明专利技术利用震动的方式使一维线性的短切碳纤维沿热界面材料的厚度方向定向排列，实现了碳纤维沿震动方向定向排列，使得导热填料在材料中定向排列而形成纵向导热通道，进而提高了热界面材料的导热系数，在CPU或其他电子元件散热方面具有较好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
碳纤维取向热界面材料及其制备方法
本专利技术涉及热界面材料
，尤其是涉及一种碳纤维取向热界面材料及其制备方法。
技术介绍
近年来，随着电子元件不断地向小型化、集成化、大功率化方向发展，电子元件正向着更多功能于一体、计算速率最大化的方向进步，其功率和热值也进一步增大。据调研，现今单个集成电路上的晶体管大概近百万个，甚至电脑芯片产生的热流密度超过洲际导弹与空气摩擦时产生的热流，可以达到300W/cm2左右，超高的热流能量若不采用有效的方式进行散除，将会导致集成电路严重发热。目前市售的热界面复合材料热导率多集中在3～5W/m·K，但随着微电子技术发展对散热的要求越来越高，提高热界面材料的热导率已势在必行。在传统的技术方案中，多数是将导热填料与硅橡胶进行均匀的混合，然后再加热固化成型，由于导热填料在材料中随机取向，因而得到的界面导热材料的导热系数很低。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种碳纤维取向热界面材料及其制备方法，该制备方法简单，解决了导热填料纵向难排列的问题，制备得到的热界面材料中碳纤维取向排列、导热系数较高，能够应用于CPU或其他电子元件散热。本专利技术所采取的技术方案是：本专利技术的第一方面，提供一种碳纤维取向热界面材料的制备方法，包括以下步骤：(1)取热界面材料进行流平，所述热界面材料的原料包括导热填料，所述导热填料包括碳纤维和球形氧化铝；(2)对所述热界面材料施加震动，所述震动的方向与所述热界面材料流平后的厚度方向平行；(3)对所述热界面材料进行固化，得到碳纤维取向热界面材料。根据本专利技术的一些实施例，步骤(2)中所述震动的频率为100HZ～20KHZ。根据本专利技术的一些实施例，其特征在于，步骤(3)中所述固化的温度为80～100℃。根据本专利技术的一些实施例，步骤(3)中所述固化的时间为10～30min。根据本专利技术的一些实施例，步骤(1)中所述原料包括10～40质量份的碳纤维和40～70质量份的球形氧化铝。根据本专利技术的一些实施例，步骤(1)中所述原料还包括乙烯基硅油、含氢硅油、催化剂和抑制剂。根据本专利技术的一些实施例，所述乙烯基硅油为15-20质量份、所述含氢硅油为0.15-0.2质量份、所述催化剂为0.05-0.1质量份、所述抑制剂为0.05-0.1质量份。根据本专利技术的一些实施例，所述催化剂为铂催化剂。根据本专利技术的一些实施例，所述抑制剂为乙炔基环己醇。本专利技术的第二方面，提供一种碳纤维取向热界面材料，根据上述的碳纤维取向热界面材料的制备方法制得。本专利技术实施例的有益效果是：本专利技术实施例提供了一种碳纤维取向热界面材料的制备方法，利用震动的方式使一维线性的短切碳纤维沿热界面材料的厚度方向定向排列，在震动的过程中，由于球形氧化铝密度大，且呈球形，在浆料中所受阻力小于碳纤维，所以在震动过程中球形氧化铝在震动方向的微观位移更大，不断地冲击线性的碳纤维使其沿震动方向取向，最终与震动方向平行，实现了碳纤维沿震动方向定向排列，使得导热填料在材料中定向排列而形成纵向导热通道，进而提高了热界面材料的导热系数。相比于其他如利用电场、磁场定向排列的方式，本专利技术实施例更容易实现碳纤维在材料中的定向排列且碳纤维的取向度非常高，制得的热界面材料具有更高的导热系数，在CPU或其他电子元件散热方面具有较好的应用前景。附图说明图1为实施例1中的碳纤维取向热界面材料的扫描电镜图片。具体实施方式以下将结合实施例对本专利技术的构思及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本专利技术的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本专利技术的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本专利技术的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本专利技术保护的范围。实施例1本实施例提供一种碳纤维取向热界面材料的制备方法，包括以下步骤：(1)预混：取300g碳纤维、500g球形氧化铝粉末、200g乙烯基硅油、2g含氢硅油、0.5g铂催化剂、0.5g抑制剂乙炔基环己醇加入到真空搅拌机中，搅拌10min得到原料混合物；(2)取向：将步骤(1)的原料混合物倒入用来成型的模具中，水平放置进行流平，然后在竖直方向即平行于流平的厚度方向上施加100Hz高频震动10min后，开始在120℃加热固化10min，再脱模得到碳纤维取向热界面材料。取本实施例制得的碳纤维取向热界面材料进行扫描电镜表征，结果如图1所示，从图中可以看出碳纤维在材料中呈定向排列，形成了定向排列的导热通道。实施例2本实施例提供一种碳纤维取向热界面材料的制备方法，包括以下步骤：(1)预混：取300g碳纤维、500g球形氧化铝粉末、200g乙烯基硅油、2g含氢硅油、0.5g铂催化剂、0.5g抑制剂乙炔基环己醇加入到真空搅拌机中，搅拌10min得到原料混合物；(2)取向：将步骤(1)的原料混合物倒入用来成型的模具中，水平放置进行流平，然后在竖直方向即平行于流平的厚度方向上施加1KHz高频震动10min后，开始在120℃加热固化10min，再脱模得到碳纤维取向热界面材料。实施例3本实施例提供一种碳纤维取向热界面材料的制备方法，包括以下步骤：(1)预混：取300g碳纤维、500g球形氧化铝粉末、200g乙烯基硅油、2g含氢硅油、0.5g铂催化剂、0.5g抑制剂乙炔基环己醇加入到真空搅拌机中，搅拌10min得到原料混合物；(2)取向：将步骤(1)的原料混合物倒入用来成型的模具中，水平放置进行流平，然后在竖直方向即平行于流平的厚度方向上施加20KHz高频震动10min后，开始在120℃加热固化10min，再脱模得到碳纤维取向热界面材料。实施例4本实施例提供一种碳纤维取向热界面材料的制备方法，包括以下步骤：(1)预混：取400g碳纤维、400g球形氧化铝粉末、200g乙烯基硅油、2g含氢硅油、0.5g铂催化剂、0.5g抑制剂乙炔基环己醇加入到真空搅拌机中，搅拌10min得到原料混合物；(2)取向：将步骤(1)的原料混合物倒入用来成型的模具中，水平放置进行流平，然后在竖直方向即平行于流平的厚度方向上施加20KHz高频震动10min后，开始在120℃加热固化10min，再脱模得到碳纤维取向热界面材料。效果实施例1对比例1：对比例1提供一种热界面材料，按照以下步骤制备：(1)预混：将300g碳纤维，500g球形氧化铝粉末、200g乙烯基硅油、2g含氢硅油、0.5g催化剂、0.5g抑制剂乙炔基环己醇加入到真空搅拌机中，搅拌10min得到原料混合物；(2)固化：将原料混合物倒入用来成型的模具中，在120℃加热固化10min，脱模得到热界面材料。取实施例1-4中制得的碳纤维取向热界面材料和对比例1中的热界面材料，分别测定材料的性本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碳纤维取向热界面材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n(1)取热界面材料进行流平，所述热界面材料的原料包括导热填料，所述导热填料包括碳纤维和球形氧化铝；/n(2)对所述热界面材料施加震动，所述震动的方向与所述热界面材料流平后的厚度方向平行；/n(3)对所述热界面材料进行固化，得到碳纤维取向热界面材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种碳纤维取向热界面材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)取热界面材料进行流平，所述热界面材料的原料包括导热填料，所述导热填料包括碳纤维和球形氧化铝；
(2)对所述热界面材料施加震动，所述震动的方向与所述热界面材料流平后的厚度方向平行；
(3)对所述热界面材料进行固化，得到碳纤维取向热界面材料。


2.根据权利要求1所述的碳纤维取向热界面材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述震动的频率为100Hz～20KHz。


3.根据权利要求1所述的碳纤维取向热界面材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述固化的温度为80～100℃。


4.根据权利要求3所述的碳纤维取向热界面材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述固化的时间为10～30min。


5.根据权利要求1至4任一项所述的碳纤维取向热界面材料的制备方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：祝渊，陈安琪，迟克禹，吴雁艳，蒋文龙，唐正阳，
申请(专利权)人：南方科技大学，深圳市博恩实业有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44