【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及相变材料，特别地，涉及一种具有热管理功能的非均匀相交替多层结构柔性复合相变片及其制备方法和应用。
技术介绍
1、作为现代电子信息技术发展的基石，电子器件在物联网、大数据、量子信息等变革性技术推动的第四次工业革命中的重要性不言而喻，不仅支撑着生产、交通与智能移动、医疗辅助等各个领域，还广泛应用于军事和数字产业。因此，对电子设备的尺寸、功能和性能的要求将越来越高。然而，在这种趋势下，电子器件的小型化和集成化，会导致设备内部的热流密度迅速增加，产生大量热量，并在设备的界面处产生热应力。如果不能有效散热，电子器件的寿命将大大缩短，甚至发生自燃，存在极大的安全隐患。因此，有必要设计一种具有高导热系数的绿色热管理技术来有效控制电子器件的工作温度，将器件在间歇性运行阶段的温度峰值削弱，控制在安全工作范围之内，这对确保电子器件运行时的可靠性和稳定性至关重要。
2、相变材料是一种能够随着外界温度的变化而改变自身物理存在状态，并且能够以相变潜热的模式储存能量的物质。凭借这一特性，近年来，以相变材料为关键核心的潜热储热技术在建筑热管理领域受到广泛关注，并取得了一定的成果。然而，研究表明，现有技术中关于相变材料作为相变片在电子器件的热管理方面的应用较少，且其结构为较为单一，相变温度不能满足设备的控温需求，与基体的嵌合度较低，面对空间狭小的器件无法灵活安装，对发热源的峰值温度削弱效果不明显，且吸收热量时间过短，很难推广应用，所以急需一种具有热管理功能的非均匀相交替多层结构柔性复合相变片解决上述问题。
1、本专利技术目的在于提供一种具有热管理功能的非均匀相交替多层结构柔性复合相变片及其制备方法和应用，以解决现有技术中相变材料作为柔性复合相变片在电子器件的热管理方面应用有限的技术问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了一种具有热管理功能的非均匀相交替多层结构柔性复合相变片，其中间层为相变储能层，所述相变储能层依次利用石墨烯原膜、绝缘膜包裹密封，并且，在绝缘膜与基体接触的一侧设置背胶，其中，绝缘膜、石墨烯原膜、相变储能层、背胶的质量比为3：5：1：1。
3、优选的，所述背胶选自天然橡胶压敏胶、合成橡胶压敏胶、再生橡胶压敏胶、热塑性弹性体压敏胶、丙烯酸酯压敏胶粘剂中的任一种。
4、优选的，所述石墨烯原膜通过包边的方式将相变储能层包裹密封，绝缘膜通过凝胶化转变法包边的方式将石墨烯原膜和相变储能层包裹密封。
5、优选的，所述相变储能层是由10层0.1～1mm厚的复合相变材料单层薄膜依次堆叠并热压成型制成；所述复合相变材料单层薄膜是将复合相变材料与纤维混合而得。
6、进一步优选的，所述纤维选自碳纤维、芳纶纤维、金属纤维、石墨纤维中的任一种或多种。
7、进一步优选的，所述复合相变材料是由相变温度为tm的相变材料组成，该相变温度tm被设定为其暴露在环境下使得该柔性复合相变片所处的发热源，全年的峰值温度负荷最小，并且当发热源的温度等于或高于相变材料的相变温度tm时，相变材料通过吸收热量由固相逐渐转化为液相，将温度峰值拉低，以便满足设备的最高耐温值，吸热时间为10～40min，待温度降至低谷后可以自行散热。
8、进一步优选的，以质量份计，所述复合相变材料是由以下原料混合制成：相变材料80～90份，成核剂1～9份，多孔吸附基质10～20份。
9、更进一步优选的，所述相变材料选自赤癣糖醇、木糖醇、d-山梨糖醇、d-甘露醇、半乳糖醇、石蜡（rt110）、肌醇、醌、高密度聚乙烯中的任一种；所述成核剂选自芳酰胺、甲酸钙、纳米铜、纳米银、聚苯胺、丙酸钙、乙酸钠、乙酸甲、草酸钙、草酸锌、苯甲酸钠、亚酸钙、乙二酸钙、癸二酸钙中的任一种；所述多孔吸附基质为多孔碳基载体，选自膨胀石墨或碳纳米管中的任一种。
10、更进一步优选的，所述相变材料的相变温度tm为90～130℃，焓值为200～400j/g，过冷度小于10℃，无相分离。
11、更进一步优选的，所述复合相变材料是通过以下步骤制备得到的：
12、1）先利用物理混合熔融法，将相变材料与成核剂按照配方比例混合，于130～160℃油浴中加热至完全融化，得到改性相变材料；
13、2）然后将改性相变材料引入多孔吸附基质中，在130～160℃油浴中加热，使得改性相变材料被膨胀石墨自然吸附，期间每隔60min用玻璃棒搅拌一次，此过程重复2～3次，获得复合相变材料。
14、优选的，所述石墨烯原膜是由单层石墨烯制成，厚度为0.1～0.5mm。
15、优选的，所述绝缘膜是将纤维素溶液和零维纳米金刚石按照质量比90～99：1～10混合制成，厚度为0.1～1mm，其中，纤维素溶液的质量浓度为5～25%。
16、前述一种具有热管理功能的非均匀相交替多层结构柔性复合相变片的制备方法，具体步骤如下：
17、s1. 先将复合相变材料与纤维混合制成复合相变材料单层薄膜，接着将复合相变材料单层薄膜依次堆叠并热压成型，得到相变储能层；
18、s2. 然后利用石墨烯原膜通过双面包裹、四边密封的形式将相变储能层完整包围起来，进行2次以上包边冲切成型；
19、s3. 然后以有机硅树脂为基质，掺入300～400目的pbo粉末20～35份、300～500目的al粉末30～35份、500～600目的si粉末10～15份、sio2粉末15～20份、二甲苯10～20份，充分混合均匀，搅拌1～3h获得助粘合剂；
20、s4. 最后利用绝缘膜通过双面包裹、四边密封，且侧边4面均填充助粘合剂的形式，将石墨烯原膜、相变储能层完整包围起来，进行2次以上包边冲切成型。
21、优选的，步骤s1中，将复合相变材料与纤维混合后，通过超声波分散10～30分钟，在80～100℃下热压5～10分钟，得到复合相变材料单层薄膜。
22、优选的，步骤s1中，将复合相变材料单层薄膜依次堆叠，在80～100℃条件下热压5～10分钟，形成相变储能层。
23、优选的，步骤s2中，所述石墨烯原膜是由单层石墨烯在80～100℃下热压5～10分钟得到。
24、优选的，步骤s3中，所述绝缘膜是通过以下步骤制备得到的：
25、s-1.利用物理混合法，将纤维素溶液和零维纳米金刚石按照配方比混合，利用超声波在常温条件下分散30分钟，得到混合溶液；
26、s-2. 将混合溶液转移至均质机中，在功率200 w、频率50 hz、转速300～23000转/分的条件下搅拌2小时；
27、s-3. 密封，并于0～-20℃环境中静置1小时，使其形成凝胶。
28、s-4. 将凝胶在70～100℃下的条件下热压48小时即得。
29、前述一种具有热管理功能的非均匀相交替多层结构柔性复合相变片在电子器件制备中的应用。
30、优选的，所述柔性复合相变片可利用背胶黏贴的形式将其固本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种具有热管理功能的非均匀相交替多层结构柔性复合相变片，其特征在于，其中间层为相变储能层，所述相变储能层依次利用石墨烯原膜、绝缘膜包裹密封，并且，在绝缘膜与基体接触的一侧设置背胶，其中，绝缘膜、石墨烯原膜、相变储能层、背胶的质量比为3：5：1：1。
2.根据权利要求1所述的柔性复合相变片，其特征在于，所述相变储能层是由10层0.1～1mm厚的复合相变材料单层薄膜依次堆叠并热压成型制成；所述复合相变材料单层薄膜是将复合相变材料与纤维混合而得；所述背胶选自天然橡胶压敏胶、合成橡胶压敏胶、再生橡胶压敏胶、热塑性弹性体压敏胶、丙烯酸酯压敏胶粘剂中的任一种。
3.根据权利要求2所述的柔性复合相变片，其特征在于，所述纤维选自碳纤维、芳纶纤维、金属纤维、石墨纤维中的任一种或多种。
4.根据权利要求2所述的柔性复合相变片，其特征在于，以质量份计，所述复合相变材料是由以下原料混合制成：相变材料80～90份，成核剂1～9份，多孔吸附基质10～20份。
5.根据权利要求1所述的柔性复合相变片，其特征在于，所述石墨烯原膜是由单层石墨烯制成，厚度为0.1
6.根据权利要求1所述的柔性复合相变片，其特征在于，所述绝缘膜是将纤维素溶液和零维纳米金刚石按照质量比90～99：1～10混合制成，厚度为0.1～1mm，其中，纤维素溶液的质量浓度为5～25%。
7.权利要求1～6中任一项所述一种具有热管理功能的非均匀相交替多层结构柔性复合相变片的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，将复合相变材料与纤维混合后，通过超声波分散10～30分钟，在80～100℃下热压5～10分钟，得到复合相变材料单层薄膜；
9.根据权利要求1所述的柔性复合相变片，其特征在于，步骤S2中，所述石墨烯原膜是由单层石墨烯在80～100℃下热压5～10分钟得到；
10.权利要求1～6中任一项所述一种具有热管理功能的非均匀相交替多层结构柔性复合相变片在电子器件制备中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种具有热管理功能的非均匀相交替多层结构柔性复合相变片，其特征在于，其中间层为相变储能层，所述相变储能层依次利用石墨烯原膜、绝缘膜包裹密封，并且，在绝缘膜与基体接触的一侧设置背胶，其中，绝缘膜、石墨烯原膜、相变储能层、背胶的质量比为3：5：1：1。
2.根据权利要求1所述的柔性复合相变片，其特征在于，所述相变储能层是由10层0.1～1mm厚的复合相变材料单层薄膜依次堆叠并热压成型制成；所述复合相变材料单层薄膜是将复合相变材料与纤维混合而得；所述背胶选自天然橡胶压敏胶、合成橡胶压敏胶、再生橡胶压敏胶、热塑性弹性体压敏胶、丙烯酸酯压敏胶粘剂中的任一种。
3.根据权利要求2所述的柔性复合相变片，其特征在于，所述纤维选自碳纤维、芳纶纤维、金属纤维、石墨纤维中的任一种或多种。
4.根据权利要求2所述的柔性复合相变片，其特征在于，以质量份计，所述复合相变材料是由以下原料混合制成：相变材料80～90份，成核剂1～9份，多孔吸附基质10～20份。
5.根据权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：劳家岳，付弯弯，刘纯，刘杰胜，彭浩，吴杰，马锦涛，向锦林，
申请(专利权)人：武汉轻工大学，
类型：发明
国别省市：
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