[發(fā)明專利]一種三維網(wǎng)狀高導(dǎo)熱石墨骨架結(jié)構(gòu)及其制作方法

有效

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• 申請日: 2012-11-28
• 公開（公告）號: CN103108531A
• 公開（公告）日: 2013-05-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周作成;劉付勝聰;楊星;張亞榮
• 申請（專利權(quán)）人: 博昱科技（丹陽）有限公司
• 主分類號: H05K7/20
• 分類號: H05K7/20
• 代理公司: 南京知識律師事務(wù)所 32207
• 代理人: 王新春

技術(shù)領(lǐng)域

??本發(fā)明屬于導(dǎo)熱材料領(lǐng)域，尤其是關(guān)于一種在三維方向上具有高導(dǎo)熱性能的石墨骨架材料及制作方法。?

背景技術(shù)

隨著近年來電子產(chǎn)品的快速發(fā)展，智能電子設(shè)備，如智能手機和智能電視，成為了一個必然的趨勢，而且為了滿足客戶對產(chǎn)品的更高要求，在電子設(shè)備上會集成越來越多的功能。其結(jié)果必然是電子設(shè)備越來越快的運行速度，越來越大的電池儲量，從而帶來更大的發(fā)熱量和更高的溫度。高溫不僅會影響設(shè)備的運行穩(wěn)定性，運行速度，電池容量，更會帶來設(shè)備壽命上的降低。

在顯示和照明領(lǐng)域，LED取代常規(guī)的顯示照明器件，已是一個不可逆轉(zhuǎn)的趨勢。不論在液晶顯示，還是在照明，使用更大功率的LED是各大廠家共同追尋的目標(biāo)。但是，大功率的LED本身的發(fā)熱量巨大，對其本身的壽命有著顯著地影響，而已有的散熱方法并不能解決其散熱問題。

金屬由于其良好的導(dǎo)熱性能已經(jīng)得到廣泛使用，如銀（420?W/mK）、銅?（402?W/mK）、金（318W/mK）、鋁（237?W/mK）等。其中銅和鋁因為價格優(yōu)勢，應(yīng)用最為普遍，如筆記本里的銅質(zhì)散熱管，LCD顯示屏上的鋁質(zhì)導(dǎo)熱熱沉。但是，隨著電子設(shè)備的日益小型化和功率擴大化，現(xiàn)有的金屬散熱器件已經(jīng)難以滿足散熱要求。而一種新型的具有極高熱導(dǎo)率的材料的出現(xiàn)，彌補了這方面的空白。這種高導(dǎo)熱率材料是石墨材質(zhì)的膜材，其導(dǎo)熱率可以達到2000?W/mK?。這種石墨導(dǎo)熱膜在使用中直接粘接在熱源，將熱量迅速擴散到整個導(dǎo)熱膜表面，增大散熱面積，從而達到快速散熱的效果。但是，這種石墨導(dǎo)熱膜的高導(dǎo)熱率主要體現(xiàn)在與表面平行的xy方向，而在膜材的垂直方向，其導(dǎo)熱率僅在5-10?W/mK。

發(fā)明內(nèi)容

針對以上不足，本發(fā)明的目的在于提供一種三維網(wǎng)狀高導(dǎo)熱石墨骨架結(jié)構(gòu)及其制作方法，是對石墨導(dǎo)熱薄膜進行結(jié)構(gòu)設(shè)計和制作，可以在三維方向上實現(xiàn)極高的導(dǎo)熱率，增加散熱效果并擴展其應(yīng)用的領(lǐng)域。

本發(fā)明的技術(shù)方案是通過以下方式實現(xiàn)的：一種三維網(wǎng)狀高導(dǎo)熱石墨骨架結(jié)構(gòu)，包括至少設(shè)有兩層石墨導(dǎo)熱膜（12）所形成三維網(wǎng)狀骨架結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述的石墨導(dǎo)熱膜（12）每相鄰兩層之間的連接點大于5個，且連接點之間的距離大于1mm；所述石墨導(dǎo)熱膜（12）的導(dǎo)熱率為400-2400?W/mK；厚度在5-1000?μm之間。

結(jié)構(gòu)所述的相鄰兩層石墨導(dǎo)熱膜（12）填充有高分子聚合物的組合物（13），所述的高分子聚合物的組合物（13）包含至少一種選自以下的高分子聚合物：聚酯、聚烯烴、乙烯一乙酸乙烯酯、聚碳酸酯、聚氨酯、硅膠、含氟聚合物或環(huán)氧樹脂。

一種三維網(wǎng)狀高導(dǎo)熱石墨骨架結(jié)構(gòu)的制作方法，是將兩層以上高分子薄膜疊層，在每兩層膜之間墊有石墨塊，在1-20Kg/cm²壓力、2000-3400℃的高溫下、保溫0.5-5個小時，以20℃/分鐘的速度冷卻到室溫，使相鄰高分子薄膜接觸的位置在壓力和高溫的條件下結(jié)合在一起并石墨化，而未接觸的位置則未結(jié)合在一起，將石墨塊抽出后形成石墨膜疊層，石墨膜疊層展開后其橫截面為三維網(wǎng)狀骨架結(jié)構(gòu)。

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將所述三維網(wǎng)狀骨架結(jié)構(gòu)之間填充有高分子聚合物13組合物，所述高分子聚合物組合物包含至少一種選自以下的高分子聚合物：聚酯、聚烯烴、乙烯一乙酸乙烯酯、聚碳酸酯、聚氨酯、硅膠、含氟聚合物、環(huán)氧樹脂和兩種或多種上述高分子聚合物的組合。

所述的石墨膜展開形成的橫截面為矩形、六邊形、圓形或不規(guī)則多邊形的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明，在三維方向上都有非常高的導(dǎo)熱率，導(dǎo)熱材料具有高導(dǎo)熱率和較強的力學(xué)強度，不但可以滿足快速熱傳導(dǎo)的功能，還可以滿足一定的力學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計要求，還能夠作為骨架與其它材料復(fù)合使用，提高整體的導(dǎo)熱率。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明的高分子薄膜示意圖。

圖3是三維網(wǎng)狀高導(dǎo)熱石墨骨架材料的制作方法。

圖4是三維網(wǎng)狀高導(dǎo)熱石墨骨架材料截面的網(wǎng)眼形狀為正方形。

圖5是三維網(wǎng)狀高導(dǎo)熱石墨骨架材料截面的網(wǎng)眼形狀為六角形。

圖6是三維網(wǎng)狀高導(dǎo)熱石墨骨架材料截面的網(wǎng)眼形狀為圓形。

具體實施方式

一種三維網(wǎng)狀高導(dǎo)熱石墨骨架結(jié)構(gòu)，包括：（a）至少設(shè)有兩層石墨導(dǎo)熱膜12所形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，每相鄰兩層石墨導(dǎo)熱膜之間的連接點大于5個，且連接點之間的距離大于1mm；（b）石墨導(dǎo)熱膜的導(dǎo)熱率為400-2400?W/mK；厚度在5-1000?μm之間。