[發(fā)明專利]氮化硼納米片與聚丙烯酸凝膠復(fù)合熱界面材料及制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610520064.3
• 申請(qǐng)日: 2016-07-04
• 公開（公告）號(hào): CN107573446B
• 公開（公告）日: 2019-09-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 支春義;江泓波
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 香港城市大學(xué)深圳研究院
• 主分類號(hào): C08F120/06
• 分類號(hào): C08F120/06;C08K7/00;C08K3/38;C09K5/14
• 代理公司: 北京三友知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11127
• 代理人: 楊雯茜;姚亮

本發(fā)明提供了一種氮化硼納米片與聚丙烯酸凝膠復(fù)合熱界面材料及制備方法。該熱界面材料包括聚丙烯酸凝膠基體以及導(dǎo)熱填料，其中聚丙烯酸凝膠基體包括三價(jià)鐵離子?聚丙烯酸凝膠或改性硅球?聚丙烯酸凝膠，導(dǎo)熱填料包括氮化硼納米片。該熱界面材料的制備方法為：將丙烯酸、水以及三價(jià)鐵鹽或改性硅球混合均勻，再加入氮化硼納米片混合均勻，攪拌，然后在引發(fā)劑的存在下攪拌反應(yīng)30?40分鐘，再在35±2℃靜置反應(yīng)40?48小時(shí)，得到該熱界面材料。本發(fā)明提供的熱界面材料是一種可變形且可復(fù)原的凝膠狀熱界面材料，其具有優(yōu)異的導(dǎo)熱性能，并且可以緊密貼合于各種需散熱的表面，使發(fā)熱元件與散熱器表面間的間隙中完全沒有空氣流通。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種氮化硼納米片與聚丙烯酸凝膠復(fù)合熱界面材料及其制備方法，屬于熱界面材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著計(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(lái)愈高，對(duì)熱控系統(tǒng)提出了更高的要求。因此，如何快速、安全的帶走發(fā)熱元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。

在上述領(lǐng)域中，以集成電路為例，隨著其在各種電子及其相關(guān)領(lǐng)域的蓬勃發(fā)展和廣泛使用，怎樣解決集成電路的散熱問題成為了該領(lǐng)域需要解決的最主要問題。過(guò)熱將大幅度減緩集成電路的工作效率，甚至對(duì)集成電路造成嚴(yán)重?fù)p壞，并且可能會(huì)隨著時(shí)間的累積使整個(gè)設(shè)備永久性失效。一般情況下，集成電路的過(guò)熱問題是通過(guò)在其上加裝散熱器或風(fēng)扇以幫助其散熱來(lái)解決的，并且在集成電路與散熱器的間隙中還會(huì)添加熱界面材料(TIM)來(lái)轉(zhuǎn)移熱量。

現(xiàn)有的熱界面材料主要包括導(dǎo)熱膏體、導(dǎo)熱凝膠、相變熱界面材料、高分子基復(fù)合熱界面材料和金屬熱界面材料等幾類。其中，尤其以氧化鋁、氮化硼或氮化鋁作為導(dǎo)熱填料的熱界面材料被廣泛研究與發(fā)展。氮化硼(Boron Nitride,BN)作為類似石墨的化合物，在材料科學(xué)研究領(lǐng)域展現(xiàn)出了許多引人注目的特性，例如高本征熱導(dǎo)率、優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性、寬帶隙以及良好的潤(rùn)滑性能。特別地，由于氮化硼納米片(boron nitridenanosheets,BNNS)具有較高的縱橫比(aspect ratio)和比表面積，與其塊體材料相比，表現(xiàn)出更優(yōu)秀的材料性能。

近年來(lái)，現(xiàn)有的熱界面材料已然不能滿足電子技術(shù)中集成度和功率密度進(jìn)一步提高對(duì)散熱提出的要求，并且現(xiàn)有的熱界面材料的機(jī)械性能(包括彈性、粘度、拉伸強(qiáng)度等方面)仍需進(jìn)一步提高，因此研發(fā)出一種新型的以氮化硼納米片為導(dǎo)熱填料的熱界面材料，成為了本領(lǐng)域亟待解決的問題之一。

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氮化硼納米片與聚丙烯酸凝膠復(fù)合熱界面材料及其制備方法。該熱界面材料是一種可變形且可復(fù)原的凝膠狀熱界面材料，其具有優(yōu)異的導(dǎo)熱性能，并且可以緊密貼合于各種需散熱的表面，使發(fā)熱元件與散熱器表面間的間隙中完全沒有空氣流通。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明首先提供了一種氮化硼納米片與聚丙烯酸凝膠復(fù)合熱界面材料，該熱界面材料包括聚丙烯酸凝膠基體以及導(dǎo)熱填料，其中所述聚丙烯酸凝膠基體包括三價(jià)鐵離子-聚丙烯酸凝膠或改性硅球-聚丙烯酸凝膠，所述導(dǎo)熱填料至少包括氮化硼納米片。

在上述熱界面材料中，優(yōu)選地，所采用的氮化硼納米片的直徑為200-2000nm，單層厚度約為0.8-1.2nm，單片厚度約為5-15nm，熱導(dǎo)率約為200-800W/mK。

在上述熱界面材料中，優(yōu)選地，制備所述熱界面材料所采用的氮化硼納米片與丙烯酸的質(zhì)量比為(1-5):10。

在上述熱界面材料中，優(yōu)選地，所述導(dǎo)熱填料還可以進(jìn)一步包括氧化鋁、氮化鋁和碳化硅等中的一種或幾種的組合，制備所述熱界面材料所采用的氧化鋁、氮化鋁和碳化硅等中的一種或幾種的組合與丙烯酸的質(zhì)量比為(0-5):10，該質(zhì)量比優(yōu)選為(1-5):10。