一种复合石墨烯扩热膜制造技术

宏观石墨烯膜采用氧化石墨烯为原料，经过涂布成膜、预还原、石墨化、压延等工序制备而成。具有高导热、高导电、高柔韧性、质轻、抗折叠等优质性能，可作扩热装置应用于移动智能设备等消费电子产品。本发明专利技术提出了一种复合石墨烯扩热膜，通过多层石墨烯膜复合的形式，突破了现有石墨烯扩热膜在尺寸及厚度上的限制，同时通过表面封装的形式，提升复合膜材的结构强度，使得复合石墨烯扩热膜可应用于高热耗、大尺寸的散热设备或其他对结构强度具有一定要求的场景。求的场景。求的场景。

【技术实现步骤摘要】
一种复合石墨烯扩热膜


[0001]本专利技术属于石墨烯
，尤其涉及一种复合石墨烯扩热膜。

技术介绍

[0002]宏观石墨烯膜采用氧化石墨烯为原料，经过涂布成膜、预还原、石墨化、压延等工序制备而成。具有高导热、高导电、高柔韧性、质轻、抗折叠等优质性能，可作扩热装置应用于移动智能设备等消费电子产品。
[0003]受限于石墨烯膜的加工工艺方法，其厚度一般不超过100μm，热通量有限，难以应用于高热耗器件及产品的扩热散热场景，且石墨烯膜结构强度有限，通常只能依附于结构件，无法单独承担结构、扩热功能。

技术实现思路

[0004]为克服现有技术中的不足，本专利技术提出了一种复合石墨烯扩热膜，通过多层石墨烯膜复合的形式，突破了现有石墨烯扩热膜在尺寸及厚度上的限制，同时通过表面封装的形式，提升复合膜材的结构强度，使得复合石墨烯扩热膜可应用于高热耗、大尺寸的散热设备或其他对结构强度具有一定要求的场景。
[0005]本专利技术的复合石墨烯扩热膜，包括横向排布石墨烯层、纵向排布石墨烯层、聚酰亚胺层和粘接胶层；横向排布石墨烯层、纵向排布石墨烯层交替铺层，上下表面封装聚酰亚胺封装层，各层结构通过粘接胶层实现复合。
[0006]进一步地，所述聚酰亚胺层包括聚酰亚胺薄膜和玻璃纤维，两层聚酰亚胺薄膜胶接在一起，两层聚酰亚胺薄膜之间横纵交叉排布玻璃纤维。
[0007]进一步地，所述聚酰亚胺层尺寸略大于石墨烯层，通过包边的形式对石墨烯层进行保护。
[0008]将电子设备安装在散热冷板内表面上，复合石墨烯扩热膜贴敷于散热冷板外表面，提升冷板传热扩热性能，将热量扩展开后对外散热，散热冷板固定在结构骨架上。
[0009]或者将石墨烯扩热膜绷紧固定在结构骨架上，电子设备安装固定在复合石墨烯扩热膜上，实现热量扩展后对外散热。
[0010]或者将冷源处冷板与热源处冷板通过铰链连接，电子设备安装在热源处冷板上，复合石墨烯扩热膜贴敷于冷源处冷板与热源处冷板下表面，对于热源与冷源之间存在相对转动的结构，复合石墨烯扩热膜的作为柔性传热结构，实现热量向冷源的传导，发热电子设备与散热面之间存在相对转动。
[0011]本专利技术的有益效果在于
[0012]1、有利于降低大尺寸石墨烯膜生产成本。通过交叉铺层的方式，可利用薄石墨烯卷材复合成大尺寸、较高厚度、热量连续的复合石墨烯膜。
[0013]2、有利于提升石墨烯散热膜的结构强度。通过表面封装，提升石墨烯复合膜的结构强度，同时石墨膜仍具备柔性，可进行随形设计，应用场景广泛。
[0014]3、有利于提升扩热膜的热扩展效果。相较传统扩热材料，复合石墨烯膜可实现更高的导热系数、高热通量，提升扩热膜的热扩展效果。
[0015]4、有利于大幅降低散热、扩热设备重量，实现轻量化。复合石墨烯膜密度明显低于铝、铜等高导热金属或热管板，且其具备更高的导热系数，散热面利用率高，得到的散热器重量较传统散热器大幅降低。
附图说明
[0016]图1为复合石墨烯膜结构爆炸图。
[0017]图2为复合石墨烯膜截面示意图。
[0018]图3为表面封装聚酰亚胺膜结构示意图。
[0019]图4为复合石墨烯扩热膜应用示意图1。
[0020]图5为复合石墨烯扩热膜应用示意图2。
[0021]图6为复合石墨烯扩热膜应用示意图3。
[0022]其中，1为横向排布石墨烯层，2为纵向排布石墨烯层、3为表面封装聚酰亚胺层、4为胶层，5为聚酰亚胺薄膜、6为玻璃纤维，7为复合石墨烯扩热膜，8为电子设备(热源)，9为散热冷板，10为结构骨架，11为铰链，12为冷源处冷板，13为热源处冷板。
具体实施方式
[0023]下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0024]本专利技术提供一种复合石墨烯扩热膜，应用于电子设备散热。复合石墨烯膜热导率远高于传统金属材料，将热量充分扩展后可实现高效散热。因其热导率高、密度低、所需厚度薄，散热能力大幅提升的同时可实现系统的轻量化。图1～图3为复合石墨烯扩热膜结构示意图、图4为散热结构示意图。下面以结合图1～图4，对本专利技术实施例进行详细说明。
[0025]工业上石墨烯膜卷材厚度通常在100μm以下，宽幅在100～150mm左右，其厚度与宽幅能够满足一般消费电子设备对扩热膜的需求，但同时也限制了大型电子设备或高热流密度电子设备对石墨烯扩热膜的使用。通过多层复合的手段，可得到更大厚度及尺寸的石墨烯复合扩热膜。图1、图2中，1为横向排布石墨烯层、2为纵向排布石墨烯层，横纵排布的石墨烯膜材交替铺层，提升系统尺寸及厚度的同时也保证了热量的连续性，各条石墨烯膜控制尽量小的间隙的同时不产生交叠，避免产生局部凸起。3为表面封装聚酰亚胺层、石墨烯膜结构强度较低，表面封装聚酰亚胺层起到结构强化作用，聚酰亚胺封装层尺寸略大于石墨烯层，通过包边的形式对石墨烯层进行保护。4为粘接胶层，各层结构通过胶接的形式实现复合。
[0026]图3为表面封装聚酰亚胺层结构示意图，5为聚酰亚胺薄膜、6为玻璃纤维，双层聚酰亚胺薄膜胶接在一起，两层聚酰亚胺薄膜之间按横纵两方向排布玻璃纤维，起到强化聚酰亚胺封装层的作用，提升膜材的抗拉强度，同时膜材局部破损可限制在单个玻璃纤维形成的方格内部，不会发生扩展，可提升安全性。
[0027]实例一
[0028]图4为某应用场景的散热结构示意图，7为复合石墨烯扩热膜，8为电子设备(热源)，9为散热冷板，10为结构骨架。电子设备安装在散热冷板上，复合石墨烯扩热膜贴在结构冷板表面，提升冷板传热扩热性能，将热量扩展开后对外散热。得益于复合石墨烯膜对扩热性能的强化作用，可以选用更薄厚度，更轻质的冷板，从而强化散热的同时有效降低系统重量。
[0029]实例二
[0030]与实例一的区别在于取消了结构散热冷板，复合石墨烯膜承担结构冷板作用，实现结构功能一体化。图5中，7为复合石墨烯扩热膜，8为电子设备(热源)，10为结构骨架。石墨烯扩热膜绷紧固定在结构骨架上，对于重量较轻的电子设备与元件，石墨烯膜可作为结构载体承担其结构载体的功能，电子设备安装固定在石墨烯复合膜上，实现热量扩展后对外散热。
[0031]实例三
[0032]与实例一、实例二的区别在于发热电子设备与散热面之间存在相对转动。图6中，7为复合石墨烯扩热膜，8为电子设备(热源)，11为铰链，12为冷源处冷板，13为热源处冷板。石墨烯膜作为膜材，具备一定的柔性，可作为柔性传热结构使用，同时其具备高导热性，可实现铰链处热量的高效传导。对于热源与冷源之间存在相对转动的结构，复合石墨烯扩热膜的作为柔性传热结构，实现热量向冷源的传导。
[0033]本专利技术不局限于上述具体的实施方式，本专利技术可以有各种更改和变化。凡本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合石墨烯扩热膜，其特征在于：包括横向排布石墨烯层、纵向排布石墨烯层、聚酰亚胺层和粘接胶层；横向排布石墨烯层、纵向排布石墨烯层交替铺层，上下表面封装聚酰亚胺封装层，各层结构通过粘接胶层实现复合。2.根据权利要求1所述的一种复合石墨烯扩热膜，其特征在于：所述聚酰亚胺层包括聚酰亚胺薄膜和玻璃纤维，两层聚酰亚胺薄膜胶接在一起，两层聚酰亚胺薄膜之间横纵交叉排布玻璃纤维。3.根据权利要求1所述的一种复合石墨烯扩热膜，其特征在于：所述聚酰亚胺层尺寸略大于石墨烯层，通过包边的形式对石墨烯层进行保护。4.根据权利要求1所述的一种复合石墨烯扩热膜，其特征在于：将电子设备安装在散热冷板内表面上...

【专利技术属性】
技术研发人员：张玉声，钱吉裕，魏涛，尚修宇，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十四研究所，
类型：发明
国别省市：