本发明专利技术提供一种条带和/或纤维增强超高热导率热界面材料及其制备方法，所述热界面材料包括导热填料和聚合物基体，所述导热填料贯穿所述热界面材料的厚度方向，所述导热填料可以是由高导热膜、片、板等材料切割成的条带状和/或纤维状导热填料。本发明专利技术的热界面材料中，条带状和/或纤维状的导热填料垂直排列，填料导热率高，导热路径多且接触热阻小，热传输效率高，有效提升了材料的导热性能，纤维柔韧性高，配合软性聚合物，最终复合材料柔软，在热导率高的同时，界面热阻低、耐压缩、弹性好，有效填补公差，应用热阻极低。应用热阻极低。
【技术实现步骤摘要】
条带和/或纤维增强超高热导率热界面材料及其制备方法
[0001]本专利技术属于热界面材料领域，具体涉及条带和/或纤维增强超高热导率热界面材料及其制备方法。
技术介绍
[0002]热界面材料是用于涂敷在散热器件与发热器件之间，降低它们之间接触热阻所使用的材料的总称。热界面材料通常包含导热填料和作为粘结相的聚合物。常用的导热填料有石墨烯、碳化硼等。
[0003]现有制备高导热石墨烯或氮化硼复合热界面材料的技术主要有以下几种方式：
[0004](1)将石墨烯、氮化硼等导热粉体直接或经化学修饰与聚合物基体进行复合，如图1所示，采用这种方式制备的热界面材料中导热填料通常呈各向同性均匀分布的状态；
[0005](2)将石墨烯、氮化硼等导热粉体在磁场、电场、机械力下或模板法诱导其取向，如图2所示，采用这种方式制备的热界面材料中导热填料通常呈各向异性取向分布的状态。例如，有研究(ACS Nano 2019 13(10),11561
‑
11571)制备了一种基于垂直排列石墨烯结构的具有高导热系数低压缩模量的热界面材料，通过对抽滤的石墨烯纸施加横向机械力，使石墨烯具有褶皱结构，然后施加压力得到密实的石墨烯导热垫。
[0006]这些办法可以一定程度上提高材料的导热及机械性能，但其提升效率低，材料热导率仍然达不到现今高端电子电气行业的高功率高散热需求。具体问题如下：
[0007](1)填料间接触热阻大。导热填料如石墨烯或氮化硼粉末虽然热导率高，尽管一定程度取向，但是其始终难以避免填料间热传输的由于声子自由程改变带来的界面散热、接触热阻大的问题。最终导致复合材料热导率低，导热能力不足。
[0008](2)结构设计问题。热界面材料主要是依靠Z方向的热传输，现今技术在该方向导热路径少，热有效传输面积小。
[0009](3)工艺复杂。现有方案需要化学修饰或依靠磁场、电场、机械力取向等工艺，这些工艺繁琐，步骤复杂，不易于工业化。
[0010]因此，本领域需要一种热导率高、生产工艺简单的热界面材料。
技术实现思路
[0011]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种热导率高、生产工艺简单的热界面材料。本专利技术的热界面材料包括导热填料和聚合物基体，导热填料相互平行排列且贯穿所述热界面材料的厚度方向，导热填料可以是由高导热膜、片、板等材料切割成的条带状和/或纤维状导热填料。本专利技术的热界面材料中，条带状和/或纤维状的导热填料垂直排列，填料导热率高，导热路径多且接触热阻小，热传输效率高，从而极大纤度、极高效率地提升了材料的导热性能，纤维柔韧性高，配合软性聚合物，最终复合材料柔软，在热导率高的同时，界面热阻低、耐压缩、弹性好，有效填补公差，应用热阻极低。
[0012]具体而言，本专利技术提供一种热界面材料，所述热界面材料包括导热填料和聚合物
基体，所述导热填料呈条带状和/或纤维状，所述条带状导热填料的宽度为≥1mm且≤50mm、厚度为≥0.05mm且≤5mm，所述纤维状导热填料的宽度为≥0.01mm且＜1.00mm、厚度为≥0.001且≤1mm，所述导热填料相互平行排列且贯穿所述热界面材料的厚度方向。
[0013]在一个或多个实施方案中，所述热界面材料的厚度为0.01mm
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5mm。
[0014]在一个或多个实施方案中，所述导热填料的材质包括选自石墨烯和氮化硼中的一种或两种。
[0015]在一个或多个实施方案中，所述聚合物基体选自硅橡胶、天然橡胶、烯烃类合成橡胶、环氧树脂、聚氨酯和丙烯酸酯中的一种或多种。
[0016]在一个或多个实施方案中，所述导热填料由导热膜材、导热片材或导热板材经切割而成，所述导热膜材的厚度为≥0.001mm且＜0.5mm，导热片材的厚度为≥0.5mm且＜1mm，所述导热板材的厚度为≥1mm且≤5mm。
[0017]在一个或多个实施方案中，所述切割为剪刀裁剪、激光切割、等离子切割、切割片切割、线切割或水刀切割。
[0018]在一个或多个实施方案中，所述热界面材料中，所述导热填料与所述聚合物基体的质量比为5:95
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95:5。
[0019]本专利技术还提供制备本文任一实施方案所述的热界面材料的方法，所述方法包括以下步骤：
[0020](1)提供导热膜材、导热片材或导热板材，所述导热膜材的厚度为≥0.001mm且＜0.5mm，导热片材的厚度为≥0.5mm且＜1mm，所述导热板材的厚度为≥1mm且≤5mm；
[0021](2)将所述导热膜材、导热片材或导热板材切割成条带状导热填料和/或纤维状导热填料；
[0022](3)将所述条带状导热填料和/或所述纤维状导热填料梳理成沿一个方向平行排列，形成填料阵列结构，向所述填料阵列结构中灌注聚合物基体，制得导热填料
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聚合物复合材料；
[0023](4)以与所述条带状导热填料和/或所述纤维状导热填料的取向方向垂直的面作为切割面，对所述导热填料
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聚合物复合材料进行切割，得到所述热界面材料。
[0024]在一个或多个实施方案中，步骤(2)中，采用剪刀裁剪、激光切割、等离子切割、切割片切割、线切割或水刀切割进行切割。
[0025]在一个或多个实施方案中，步骤(3)中，采用机械梳理、气流引导、手工梳理、电磁取向或液体引导进行梳理。
[0026]在一个或多个实施方案中，步骤(3)中，将梳理好的导热填料放入模具的限位槽中，再灌注聚合物基体。
[0027]在一个或多个实施方案中，步骤(3)中，灌注所述聚合物基体后，于20
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180℃固化1
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48小时，制得导热填料
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聚合物复合材料。
[0028]在一个或多个实施方案中，步骤(4)中，采用剪刀裁剪、激光切割、等离子切割、切割片切割、线切割或水刀切割进行切割。
附图说明
[0029]图1为导热填料呈各向同性均匀分布的热界面复合材料的结构示意图。
[0030]图2为导热填料呈各向异性取向分布的热界面复合材料的结构示意图。
[0031]图3为本专利技术的一些实施方案中条带状导热填料或纤维状导热填料的制备工艺示意图。
[0032]图4为本专利技术的一些实施方案中导热填料
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聚合物复合材料的结构示意图。
[0033]图5为本专利技术的一些实施方案中热界面材料的结构示意图。
具体实施方式
[0034]为使本领域技术人员可了解本专利技术的特点及效果，以下谨就说明书及权利要求书中提及的术语及用语进行一般性的说明及定义。除非另有指明，否则文中使用的所有技术及科学上的字词，均为本领域技术人员对于本专利技术所了解的通常意义，当有冲突情形时，应以本说明书的定义为准。
[0035]本文描述和公开的理论或机制，无论是对或错，均不应以任何方式限制本专利技术的范围，即本
技术实现思路
可以在不为任何特定的理论或机制所限制的情况下实本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种热界面材料，其特征在于，所述热界面材料包括导热填料和聚合物基体，所述导热填料呈条带状和/或纤维状，所述条带状导热填料的宽度为≥1mm且≤50mm、厚度为≥0.05mm且≤5mm，所述纤维状导热填料的宽度为≥0.01mm且＜1.00mm、厚度为≥0.001且≤1mm，所述导热填料相互平行排列且贯穿所述热界面材料的厚度方向。2.如权利要求1所述的热界面材料，其特征在于，所述热界面材料具有以下一项或多项特征：所述热界面材料的厚度为0.01mm
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5mm；所述导热填料的材质包括选自石墨烯和氮化硼中的一种或两种；所述聚合物基体选自硅橡胶、天然橡胶、烯烃类合成橡胶、环氧树脂、聚氨酯和丙烯酸酯中的一种或多种。3.如权利要求1所述的热界面材料，其特征在于，所述导热填料由导热膜材、导热片材或导热板材经切割而成，所述导热膜材的厚度为≥0.001mm且＜0.5mm，导热片材的厚度为≥0.5mm且＜1mm，所述导热板材的厚度为≥1mm且≤5mm。优选地，所述切割为剪刀裁剪、激光切割、等离子切割、切割片切割、线切割或水刀切割。4.如权利要求1所述的热界面材料，其特征在于，所述热界面材料中，所述导热填料与所述聚合物基体的质量比为5:95
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95:5。5.制备权利要求1
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4中任一项所述的热界面材料的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)提供导热膜材、导热片材或导热板材，所述导热膜材的厚度为...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈金，刘建影，陆剑锋，代广信，
申请(专利权)人：上海瑞烯新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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