[發(fā)明專利]納米碳包裹氮化硼復(fù)合粉體、其制備方法及應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410220370.6
• 申請日: 2014-05-22
• 公開（公告）號: CN104803369B
• 公開（公告）日: 2017-01-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳名海;董其寶;李清文;徐坤元
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇聯(lián)科納米科技有限公司
• 主分類號: C01B31/02
• 分類號: C01B31/02;C01B31/04;C01B21/064
• 代理公司: 南京利豐知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙)32256
• 代理人: 王鋒

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種微納米包裹粉體及其制備方法，特別涉及到一種納米碳包裹氮化硼復(fù)合粉體、其制備方法及應(yīng)用。

背景技術(shù)

隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，對高效散熱技術(shù)的需求急劇膨脹，使得傳統(tǒng)材料承受著巨大的性能提升壓力。現(xiàn)有散熱方式主要有熱傳導(dǎo)、對流和輻射散熱方式，但目前還是以熱傳導(dǎo)散熱為主，但是在受尺寸、空間和成本等要素限制而無法采用強制對流散熱時，僅通過熱傳導(dǎo)方式越來越不能滿足需求。尤其是電子器件大規(guī)模化和微小型化的潮流趨勢，探索新型散熱技術(shù)顯得尤其迫切，將熱傳導(dǎo)與輻射散熱結(jié)合的方式無疑是重要的解決途徑。

氮化硼和納米碳材料（例如碳納米管、石墨烯）都具有很高的熱導(dǎo)率，其粉體材料是熱管理材料的重要填料。尤其是碳納米管，其中理論熱導(dǎo)率高達5000?W/mK，且比表面積巨大，被譽為世界上最黑的物質(zhì)，對光線的折射率只有0.045%，吸收率高達99.5%以上，輻射系數(shù)接近絕對黑體的1.0。因此納米碳材料用作散熱填料可同時發(fā)揮其熱傳導(dǎo)散熱和紅外輻射散熱的功能，是高性能散熱材料中的優(yōu)秀填料。但是由于納米碳材料巨大的表面積和一維或二維結(jié)構(gòu)導(dǎo)致納米碳材料在基體材料中分散困難，且難以獲得高體積含量。且由于熱傳導(dǎo)機制的不同，研究發(fā)現(xiàn)納米碳材料的添加對熱導(dǎo)率的提高并不如對電導(dǎo)率的提高那么顯著，遠遠低于人們所期望。

與此同時，微米級尺度的氮化硼是一種常用的導(dǎo)熱填料，其分散工藝要求遠低于對納米碳材料的要求，且其大尺寸顆粒更利于形成有效導(dǎo)熱通道。但其紅外輻射率取偏低，無法充分發(fā)揮多種散熱模式的作用。

目前復(fù)合材料中納米碳材料和氮化硼僅作為單獨填料分別或者同時混合添加，例如ＣＮ100590069Ａ公開了一種制備氮化硼包覆碳納米管或納米線及氮化硼納米管的方法，其采用金屬硼氫化物、氟硼酸鹽作硼源，銨鹽作氮源，并借助原位包裹工藝獲得了氮化硼-碳納米管復(fù)合材料，但是該復(fù)合材料系將納米碳材料包裹在材料內(nèi)部，使納米碳材料的紅外輻射特性無法良好發(fā)揮。因此，設(shè)計開發(fā)新型散熱填料依然具有重要緊迫性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的之一在于提供一種納米碳材料包裹氮化硼復(fù)合粉體，其能有效克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足。

本發(fā)明的目的之二在于提供一種制備前述納米碳材料包裹氮化硼復(fù)合粉體的方法。

本發(fā)明的目的之三在于提供前述納米碳材料包裹氮化硼復(fù)合粉體在制備散熱材料或散熱裝置中的應(yīng)用。

為實現(xiàn)前述發(fā)明目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：

一種納米碳包裹氮化硼復(fù)合粉體，包含納米碳材料和氮化硼，其中納米碳材料均勻吸附包裹在氮化硼表面，形成復(fù)合包裹結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選的，所述納米碳包裹氮化硼復(fù)合粉體包含0.1-30wt%納米碳材料和70-99.9wt%氮化硼。

進一步的，所述納米碳材料包括碳納米管和/或石墨烯材料，所述碳納米管包括多壁碳納米管、少壁碳納米管和單壁碳納米管中的任意一種或兩種伊桑的組合，所述石墨烯材料包括石墨烯和/或石墨烯微片。

進一步的，所述碳納米管直徑優(yōu)選為0.4?nm-100?nm，長度優(yōu)選為50?nm-25μm，所述石墨烯材料的厚度優(yōu)選為0.34?nm-10?nm，平均直徑優(yōu)選為500?nm-100μm。

進一步的，所述氮化硼優(yōu)選采用平均粒徑在500?nm-150μm的六方晶系氮化硼顆粒。

一種納米碳包裹氮化硼復(fù)合粉體的制備方法，包括：將羧基化納米碳材料分散于水中，并在伴以攪拌的條件下，分批加入氨基功能化氮化硼粉體，充分攪拌混合后過濾，將濾出物真空干燥，獲得所述納米碳包裹氮化硼復(fù)合粉體。

在一典型實施方案中，該制備方法可以包括：將納米碳材料原料加入濃度為2-8M的硝酸溶液中，在100-140℃回流1-24?h，而后過濾，將濾出物洗滌至中性，獲得所述羧基化納米碳材料。

在一典型實施方案中，該制備方法還可以包括：包括：采用氧化石墨烯作為納米碳材料原料制備羧基化納米碳材料，并以所獲羧基化納米碳材料制備所述復(fù)合粉體，而后對所獲復(fù)合粉體進行氧化石墨烯還原處理，其中采用的氧化石墨烯還原工藝包括高溫?zé)徇€原、微波還原、還原劑氣相或液相還原工藝，其中采用的還原劑包括氫氣、硼氫化鈉、水合肼、抗壞血酸、檸檬酸、氫碘酸或氫溴酸。

在一典型實施方案中，該制備方法可以包括：將氮化硼粉體分散在無水溶劑中，加入占氮化硼粉體重量1-30%的氨基偶聯(lián)劑，混合攪拌1-24?h，隨后在70-100℃攪拌30min-1h，過濾并收集濾出物，獲得所述氨基功能化氮化硼粉體。