[發(fā)明專利]碳納米管-石墨烯復合散熱膜、其制備方法與應用

有效

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• 申請日: 2016-12-29
• 公開（公告）號: CN108251076B
• 公開（公告）日: 2020-03-27
• 發(fā)明（設計）人: 姚亞剛;盧會芬
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所
• 主分類號: C09K5/14
• 分類號: C09K5/14;C01B32/168;C01B32/184
• 代理公司: 南京利豐知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32256
• 代理人: 王鋒

本發(fā)明公開了一種碳納米管?石墨烯復合散熱膜、其制備方法與應用。所述制備方法包括：將氧化石墨烯分散液與酸化的碳納米管分散液混合均勻，形成碳納米管?氧化石墨烯混合分散液；對所述碳納米管?氧化石墨烯混合分散液進行真空抽濾處理，形成碳納米管?氧化石墨烯復合膜；對所述碳納米管?氧化石墨烯復合膜進行高溫熱還原處理，形成碳納米管?石墨烯復合散熱膜。本發(fā)明的碳納米管?石墨烯復合散熱膜具有結構規(guī)整不掉粉、含氧量低、面內取向性好、層間堆積密實且熱導率高等優(yōu)點，制備方法簡單，條件易控，成本低，在微電子器件散熱等領域具有廣泛應用前景。

技術領域

本發(fā)明具體涉及一種碳納米管-石墨烯復合散熱膜、其制備方法與應用，屬于納米材料技術領域。

背景技術

近年來，隨著微電子技術的不斷發(fā)展和進步，計算機/手機終端設備(例如：平板電腦、手機等)設備中芯片的集成度、封裝密度和工作頻率迅速提高，使芯片中熱流密度的迅速增加，導致芯片溫度過高，從而嚴重影響其工作效率和系統(tǒng)穩(wěn)定性。為了保證電子消費品的可靠性及其使用壽命，需要導熱率更高、密度更小、更耐高溫的新型導熱散熱材料。傳統(tǒng)的散熱材料主要是金屬材料(例如銀、銅)，但是這些材料的密度較大、熱膨脹系數(shù)高、熱導率較低(400W/m K左右)。因此，需要發(fā)展新的高導熱材料滿足現(xiàn)代科學技術發(fā)展的需要。研究表明，碳材料具有高的熱導率(例如：單層石墨烯面內熱導率為1500～5300W/m K，碳納米管熱導率為3000～3500W/m K)、優(yōu)異的機械性能、低密度和熱膨脹系數(shù)小等優(yōu)點，可作為一種新型高導熱材料。

目前，在市面上出售的導熱石墨膜有兩種：一種是柔性石墨薄膜，具有一定的柔韌性，其熱導率約為200～500W/mK；另一種是聚酰亞胺裂解石墨膜，是通過將聚酰亞胺膜在高溫下裂解而得到，其熱導率較高可達1000W/mK，但是，對聚酰亞胺膜的分子結構及構成要求較高，且聚酰亞胺膜裂解需要較長的加熱碳化過程以及在高溫下(約3000℃)的石墨化過程，工序繁雜苛刻，成本較高。

石墨烯薄膜的導熱性能與聚酰亞胺裂解石墨膜相當，但成本相對較低。現(xiàn)有技術中，石墨烯薄膜可通過以下兩種方法制得：一種是通過直接抽濾石墨烯的方法制備，這種方法制備石墨烯薄膜是較難形成，主要原因是分散石墨烯過程中會產生團聚，得不到穩(wěn)定的石墨烯懸浮液。另一種方法是通過氧化石墨烯懸浮液制備氧化石墨烯薄膜，再經過還原處理制備石墨烯薄膜。這種方法制備的氧化石墨烯薄膜較為規(guī)整，但是在還原為石墨烯薄膜時容易破碎，掉粉掉渣，面內取向性差，層間堆積不密實(層間有“air-pocket”，即氣袋)，導致薄膜散熱性能差。

發(fā)明內容

本發(fā)明的主要目的在于提供一種碳納米管-石墨烯復合散熱膜、其制備方法與應用，以克服現(xiàn)有技術中的不足。

為實現(xiàn)前述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術方案包括：

本發(fā)明實施例提供了一種碳納米管-石墨烯復合散熱膜的制備方法，其包括：

(1)提供氧化石墨烯分散液；

(2)提供酸化的碳納米管分散液；

(3)將所述氧化石墨烯分散液與酸化的碳納米管分散液混合均勻，形成碳納米管-氧化石墨烯混合分散液；

(4)對所述碳納米管-氧化石墨烯混合分散液進行(優(yōu)選為真空抽濾)處理，形成碳納米管-氧化石墨烯復合膜；

(5)對所述碳納米管-氧化石墨烯復合膜進行高溫熱還原處理，形成所述碳納米管-石墨烯復合散熱膜。

進一步的，前述步驟(1)可以包括：將氧化石墨烯均勻分散于水中，形成所述氧化石墨烯分散液。

優(yōu)選的，所述氧化石墨烯分散液的濃度為1～5mg/ml。

進一步的，前述步驟(2)可以包括：將酸化的碳納米管均勻分散于水中，形成所述酸化的碳納米管分散液。