【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及石墨烯，具体涉及一种石墨烯热界面材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、电子芯片是一种小型的集成电路。现有的电子芯片主要包括：主板以及集成于所述主板上的cpu、时钟模块、ram、rom等。然而，随着电子芯片长期运行，其内部存在发热的问题，产生的热量如无法及时散失将影响电子芯片的工作。因此，鉴于芯片的高发热功率，需要快速的将芯片热量传导出来。
2、热界面材料(thermalinterfacematerials，tim)又称为导热材料、导热界面材料或接口导热材料，是一种普遍用于ic封装和电子散热的材料，主要用于填补两种材料接合或接触时产生的微空隙及表面凹凸不平的孔洞，减少热传递的阻抗，提高散热性。合成石墨膜或者石墨烯导热膜具有很高的热导率，热导率大于1500w/mk，是现有技术常用的热界面材料之一。但是石墨烯热界面材料没有回弹性，直接与芯片接触散热，接触热阻大而导致散热效果不佳。另一方面，芯片和散热材料之间都采用导热硅脂、导热膏等材料，用于填充芯片和散热材料之间的空隙，减少热阻，增强导热效果，但是散热膏整体的热导率也偏低，一般不到10w/mk。进一步地，考虑到石墨烯高导热的特性，将石墨烯在导热硅脂、导热硅胶等材料中进行定向排列填充等方法来提高导热性能，但是整体的热导率通常低于100w/mk，尤其地，随之石墨烯添加量增加，热界面材料的机械性能会变差。
3、为了提高热界面材料的导热性能，现有技术还通过对石墨烯的结构进行改进，例如，将石墨烯搭建成三维交联结构，交联结构需要有足够高的热扩散系数和足够多的
4、有鉴于此，因此，本专利技术提供了一种石墨烯热界面材料及其制备方法和应用，通过将石墨纸或石墨烯导热膜裁剪成不断膜结构后折叠，再进行膨胀插层和剥离，并与聚合物进行复合，从而得到具有高回弹性、高导热性能的石墨烯热界面材料。
技术实现思路
1、为解决上述问题，本专利技术提供了本专利技术提供一种石墨烯热界面材料及其制备方法和应用；得到的所述石墨烯热界面材料兼具高导热、高回弹性能的优点。
2、为了达到上述目的，本专利技术提供了一种石墨烯热界面材料的制备方法，包括将石墨纸经石墨化处理后，经剪切-插层膨胀-剥离后，形成石墨烯膜，最后浸泡在聚合物溶液中，使聚合物吸附在所述石墨烯膜的表面形成一层修饰层，同时，还可对剪切形成的裁切口进行修补，使所述石墨烯膜成为一个连续、完整的整体结构，即得到所述石墨烯热界面材料。
3、优选地，所述剪切包括将所述石墨纸裁剪形成若干个裁切口，所述裁切口之间形成若干个交错设置的裁剪膜，所述裁剪膜之间连续、无断口，且可沿横向和/或纵向拉伸。
4、更优选地，裁剪膜的形状可以不做限制，例如可以是长条状、弧条状等。
5、优选地，所述裁剪膜的宽度≤1厘米。当石墨纸进行插层膨胀时，石墨烯插层可作用于裁剪膜的边缘深度约0.5cm，当宽度≤1厘米时能够实现裁剪膜的整个膜均匀地插层剥离膨胀。
6、优选地，剪切后的所述石墨纸经插层膨胀-剥离后，石墨纸的厚度变厚，一方面，石墨烯膜的片层间具有层间空隙，且石墨烯膜具有疏松的多孔结构。具体地，所述石墨纸的厚度为25-70μm；所述石墨烯膜的厚度为1-3mm。
7、优选地，所述插层膨胀-剥离包括将剪切后的石墨纸浸没于插层剂中进行插层后，再进行打孔剥离，得到的所述石墨烯膜的片层之间剥离并形成层间空隙。
8、优选地，所述插层的方法可以是硫酸和硝酸混合液插层，也可以是硫酸和双氧水插层，也可以用气化氯化铁插层；硫酸和硝酸混合液插层或气化氯化铁插层完成后，再利用双氧水与氯化铁反应，将插层后的石墨纸剥离开形成石墨烯膜；浓硫酸和双氧水混合液插层一步即可实现插层和膨化，可以调整浓硫酸和双氧水比例来控制膨胀比。选择气化氯化铁插层后，需要取出洗净后继续进行膨化过程。插层的方法可以选择现有技术其他的插层方法。氯化铁插层解理方法参考文献geng xiu-mei等scientific reports，2013，3：1134。
9、优选地，浓硫酸和双氧水的体积比为3∶1。
10、优选地，硫酸和硝酸混合液的体积比为1∶1。
11、优选地，所述石墨化处理包括在2800～3200℃条件下，保持30～60min。
12、所述聚合物溶液包括聚二甲基硅氧烷、柔性环氧树脂中的任一种。
13、优选地，所述石墨纸为单层或多层。
14、优选地，所述石墨纸为人造合成石墨纸、石墨烯导热膜和氧化石墨烯膜中的任一种。
15、作为专利技术目的之一，本专利技术还提供了一种石墨烯热界面材料，采用如上述的制备方法制备得到。
16、优选地，所述石墨烯热界面材料的密度为0.1～0.3g/cm3，热扩散系数达600～800mm/s，热导率达到100～160w/mk；回弹率可以做到50％-70％。
17、本专利技术提供的石墨烯热界面材料具有良好的导热性能和回弹性，使其在与芯片直接接触时具有更优异的散热性能。
18、本专利技术所获得的有益技术效果：
19、(1)采用本专利技术技术方案，通过对石墨纸进行剪切后可形成具有若干个宽度约1厘米的条状裁剪膜，将整片的石墨纸切分成连接设置的小片形成插层造孔，增加插层的可接触面积，能够使整个石墨纸都均匀地插层膨胀，从而使整个石墨片层之间剥离后均形成均匀的层间空隙，并且能够在剥离后得到具有整体性片层结构的石墨烯膜，从而使得到的石墨烯热界面材料具有更高的热扩散系数，进一步地还避免了由于剥离不足导致在后续的聚合物填充的热导率下降的问题。
20、(2)本专利技术的石墨烯热界面材料为低密度材料，原因在于采用剪切的呈拉花状态的石墨纸经插层膨胀后形成了具有多孔疏松的结构，而在与聚合物复合后需使用匀胶机快速聚合物均匀，并甩掉多余的聚合物，因此，材料表面仅保留吸附在石墨膜表面和石墨层间的部分聚合物，而界面材料整体仍体现为多孔疏松结构，因此具有低密度的特点。
21、(3)采用本专利技术的技术方案，通过剪切后再进行插层剥离后得到的具有多孔疏松结构石墨烯膜再与聚合物进行复合，在多孔结构和聚合物修饰的双重作用下，使得石墨烯热界面材料具有良好的回弹性能以及导热性。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种石墨烯热界面材料的制备方法，其特征在于，将石墨纸经石墨化处理后，经剪切-插层膨胀-剥离后，形成石墨烯膜，最后浸泡在聚合物溶液中，使聚合物吸附在所述石墨烯膜的表面形成一层修饰层，同时，还可对剪切形成的裁切口进行修补，使所述石墨烯膜成为一个连续、完整的整体结构，即得到所述石墨烯热界面材料。
2.根据权利要求1所述的石墨烯热界面材料的制备方法，其特征在于，所述剪切包括将所述石墨纸裁剪形成若干个裁切口，所述裁切口之间形成若干个交错设置的裁剪膜，所述裁剪膜之间连续、无断口，且可沿横向和/或纵向拉伸。
3.根据权利要求2所述的石墨烯热界面材料的制备方法，其特征在于，所述剪切包括通过剪刀或激光刻蚀或模切的方法将所述石墨纸剪切成若干个所述裁剪膜；
4.根据权利要求1所述的石墨烯热界面材料的制备方法，其特征在于，所述插层膨胀-剥离包括将剪切后的石墨纸浸没于插层剂中进行插层后，再进行打孔剥离，使石墨片层间剥离并形成层间空隙；
5.根据权利要求1所述的石墨烯热界面材料的制备方法，其特征在于，所述石墨纸的厚度为25～70μm；
6.根据
7.根据权利要求1所述的石墨烯热界面材料的制备方法，其特征在于，
8.一种石墨烯热界面材料，采用如权利要求1-7任一项所述的制备方法制备得到。
9.根据权利要求8所述的石墨烯热界面材料，其特征在于，密度为0.1～0.3g/cm3，热扩散系数达600～800mm/s，热导率达到100～160W/mK，回弹率可达到50％-70％。
10.如权利要求8或9所述的石墨烯热界面材料在芯片中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种石墨烯热界面材料的制备方法，其特征在于，将石墨纸经石墨化处理后，经剪切-插层膨胀-剥离后，形成石墨烯膜，最后浸泡在聚合物溶液中，使聚合物吸附在所述石墨烯膜的表面形成一层修饰层，同时，还可对剪切形成的裁切口进行修补，使所述石墨烯膜成为一个连续、完整的整体结构，即得到所述石墨烯热界面材料。
2.根据权利要求1所述的石墨烯热界面材料的制备方法，其特征在于，所述剪切包括将所述石墨纸裁剪形成若干个裁切口，所述裁切口之间形成若干个交错设置的裁剪膜，所述裁剪膜之间连续、无断口，且可沿横向和/或纵向拉伸。
3.根据权利要求2所述的石墨烯热界面材料的制备方法，其特征在于，所述剪切包括通过剪刀或激光刻蚀或模切的方法将所述石墨纸剪切成若干个所述裁剪膜；
4.根据权利要求1所述的石墨烯热界面材料的制备方法，其特征在于...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭玉芬，张慧涛，刘跃文，李舟舟，姚瑀东，刘兆平，
申请(专利权)人：宁波石墨烯创新中心有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。