[發(fā)明專利]一種石墨烯導(dǎo)熱涂層改性的散熱器及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610281272.2
• 申請日: 2016-04-29
• 公開（公告）號: CN107343374B
• 公開（公告）日: 2020-05-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐海波;周泉竹
• 申請（專利權(quán)）人: 徐海波
• 主分類號: H05K7/20
• 分類號: H05K7/20;F28F21/08;B05D7/14;C01B32/198;C01B32/19
• 代理公司: 北京三友知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11127
• 代理人: 楊雯茜;姚亮

本發(fā)明提供了一種石墨烯導(dǎo)熱涂層改性的散熱器及其制備方法。該石墨烯導(dǎo)熱涂層改性的散熱器是由外表面具有石墨烯導(dǎo)熱層的散熱基材，和與散熱基材相接觸的根部或全部外表面具有石墨烯導(dǎo)熱層的多個(gè)翅片組成，該石墨烯導(dǎo)熱層是由氧化石墨烯量子點(diǎn)與液相剝離型石墨烯構(gòu)成的復(fù)合納米材料形成的。該石墨烯導(dǎo)熱涂層改性的散熱器是通過將氧化石墨烯量子點(diǎn)與液相剝離型石墨烯構(gòu)成的復(fù)合納米材料的分散液以浸漬、刮涂、旋涂、噴涂、流涎或電泳沉積等方式，涂覆在散熱基材的外表面和與散熱基材相接觸的翅片的根部或全部外表面上而制備得到的。本發(fā)明提供的石墨烯導(dǎo)熱涂層改性的散熱器具有原料來源豐富和價(jià)廉、生產(chǎn)效率高、制備過程簡易、散熱效果好等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于散熱工程技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種石墨烯導(dǎo)熱涂層改性的散熱器及其制備方法。

背景技術(shù)

計(jì)算機(jī)芯片、大功率電子設(shè)備及光電器件等電子產(chǎn)品，空調(diào)、電視、冰箱、LED照明等家用和工業(yè)用電器，汽車、飛機(jī)、輪船、高鐵等現(xiàn)代化交通設(shè)備，隨著它們向輕量化、小型化、高功率方向發(fā)展，其單位面積產(chǎn)生的熱量愈來愈高，對熱控系統(tǒng)提出了更高的要求。目前，傳統(tǒng)的管束式、板翅式等散熱器經(jīng)歷多次優(yōu)化設(shè)計(jì)和長期發(fā)展之后，性能的改進(jìn)已遇到瓶頸。因此，如何快速、安全的帶走發(fā)熱器件上的熱量成為了制約很多工業(yè)領(lǐng)域發(fā)展的一個(gè)重要課題。

通常散熱器由收集熱量的管式或板式基底和其上結(jié)構(gòu)多樣的、大面積的散熱翅片(也可稱為鰭片)組成，工作時(shí)發(fā)熱器件上的熱量通過熱傳導(dǎo)方式導(dǎo)入到散熱器基底，再以熱傳導(dǎo)方式為主導(dǎo)入到翅片，進(jìn)而通過熱對流和熱輻射方式將翅片上的熱量導(dǎo)出到周圍環(huán)境介質(zhì)，這樣一個(gè)持續(xù)的過程可以達(dá)到散熱之目的，于是能將產(chǎn)生的熱量及時(shí)轉(zhuǎn)移以避免熱失控的裝置或儀器就稱之為散熱器。

上述散熱原理中涉及到兩個(gè)熱傳導(dǎo)過程，即發(fā)熱器材與散熱基材相接觸形成的導(dǎo)熱界面及其熱量傳遞過程，以及散熱基材與翅片相接觸形成的導(dǎo)熱界面及其熱量傳遞過程，因此，好的散熱器必然要求具有盡可能高的導(dǎo)熱界面和高導(dǎo)熱系數(shù)的材料。目前，散熱器主要采用導(dǎo)熱系數(shù)較高的鋁或銅金屬材料。然而，近年來涌現(xiàn)出的新材料石墨烯，其導(dǎo)熱系數(shù)高達(dá)5300W/m·K，分別是鋁的25倍和銅的13倍，如果將其應(yīng)用于散熱器中作為導(dǎo)熱材料，有望能顯著提高上述熱傳導(dǎo)過程。

由于石墨烯本身是一種柔性、輕質(zhì)材料，不能直接作為散熱器件使用，但可以與傳統(tǒng)的鋁或銅質(zhì)散熱器件復(fù)合使用，特別是這種復(fù)合可以預(yù)見對于散熱基材與翅片間的熱傳導(dǎo)速率會有顯著提升。因此，需要發(fā)展一種新結(jié)構(gòu)的石墨烯導(dǎo)熱涂層改性的散熱器；同時(shí)，發(fā)展一種新的制備方法可以在石墨烯涂層中不使用膠粘劑，還能夠防止二維石墨烯材料在涂層形成前后堆疊轉(zhuǎn)變?yōu)閷?dǎo)熱系數(shù)低的三維石墨材料，進(jìn)而通過這一方法制備得到石墨烯導(dǎo)熱涂層改性的散熱器。

綜上所述，發(fā)展一種具有原料來源豐富和價(jià)廉、生產(chǎn)效率高、制備過程簡易和散熱效果好的石墨烯導(dǎo)熱涂層改性的散熱器及其制備方法，仍是散熱工程技術(shù)領(lǐng)域中急需解決的關(guān)鍵問題。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于提供一種石墨烯導(dǎo)熱涂層改性的散熱器及其制備方法。該石墨烯導(dǎo)熱涂層改性的散熱器具有原料來源豐富和價(jià)廉、生產(chǎn)效率高、制備過程簡易和散熱效果好等優(yōu)點(diǎn)。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明首先提供了一種石墨烯導(dǎo)熱涂層改性的散熱器，其是由外表面具有石墨烯導(dǎo)熱層的散熱基材，和與散熱基材相接觸的根部或全部外表面具有石墨烯導(dǎo)熱層的多個(gè)翅片組成，其中所述石墨烯導(dǎo)熱層是由氧化石墨烯量子點(diǎn)與液相剝離型石墨烯構(gòu)成的復(fù)合納米材料形成的。

在上述的石墨烯導(dǎo)熱涂層改性的散熱器中，優(yōu)選地，所述石墨烯導(dǎo)熱層的厚度為0.1-10μm，其面內(nèi)導(dǎo)熱系數(shù)為600-3000W/m·K。

在上述的石墨烯導(dǎo)熱涂層改性的散熱器中，優(yōu)選地，在所述氧化石墨烯量子點(diǎn)與液相剝離型石墨烯構(gòu)成的復(fù)合納米材料中，氧化石墨烯量子點(diǎn)與液相剝離型石墨烯的質(zhì)量比為0.0001-0.1:1。