[發明專利]一種高輻射率散熱金屬箔及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 201710257986.4
• 申請日: 2017-04-19
• 公開（公告）號: CN107059004B
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 發明（設計）人: 陳名海
• 申請（專利權）人: 江蘇聯科納米科技有限公司
• 主分類號: C23C28/00
• 分類號: C23C28/00;C22F1/08;C23G1/10
• 代理公司: 宿遷市永泰睿博知識產權代理事務所(普通合伙) 32264
• 代理人: 劉海莉

一種高輻射率散熱金屬箔，由金屬箔基底和分別位于金屬箔基底兩面的碳納米管陣列與膠粘劑組成，其制備方法是：將金屬箔基底依次經過退火、沖洗、干燥之后，在其中一面沉積緩沖層、過渡層和催化劑層，經化學氣相沉積直接在其表面生長一層碳納米管陣列，隨后在另外一面涂敷膠粘劑，經烘干，貼保護膜后即可獲得該高輻射率散熱金屬箔。由于其中的碳納米管直接牢固地生長在金屬箔基底上，具有很低的接觸熱阻和優異的結構穩定性，可充分利用碳納米管高熱導率的優勢，結合碳納米管陣列結構超高的輻射率，可廣泛用于各種散熱貼膜，具有廣闊的商業前景。

技術領域

本發明涉及一種散熱金屬箔的制備方法與應用，特別涉及一種高輻射率散熱金屬箔及其制備方法與應用。

背景技術

傳統散熱模式主要有熱傳導、對流和輻射散熱，在很多需要高效散熱的領域，由于受空間、尺寸及環境限制，無法采用加速強制對流的形式將熱量交換出去，而僅通過熱傳導又不能滿足需求的情況下，增強紅外輻射散熱是首選解決方案。目前大量使用的輻射散熱技術是將紅外輻射涂料涂敷于需要散熱的部位，由于存在大量的粘結樹脂，涂料自身的熱導率一般并不高，如果進一步提高散熱表面的輻射率，降低輻射材料與基底的熱阻是當前需要重點解決的難點。

具有規則取向的碳納米管陣列是目前人類所認知材料中輻射率最高的材料，因此將其應用于輻射散熱部件將能夠顯著提高散熱和熱交換能力。但由于碳納米管陣列制備工藝的復雜，且陣列本身結構較脆弱，難以經受后續的各種加工，容易從基底脫落。因此將碳納米管陣列應用于輻射散熱的發明尚鮮有報道公開。為切實將碳納米管陣列應用輻射散熱，必須解決碳納米管與基底牢固結合和低界面熱阻的問題。為了獲得規整的碳納米管結構，需要避免在化學氣相沉積過程中碳源分子向基底的擴散和溶解，因此現有制備碳納米管陣列的方法大部分是在無機非金屬材料和高熔點惰性金屬表面，在常規銅、鋼鐵等表面生長碳納米管陣列時往往需要緩沖層避免碳源向下的擴散溶解。因此陣列的規整性和牢固性呈現矛盾態勢，兼顧兩者一直存在較大困難。

發明內容

本發明的目的在于提供一種高輻射率散熱金屬箔及其制備方法與應用，以克服現有技術的不足。

為實現上述發明目的，本發明采用了如下技術方案：

一種高輻射率散熱金屬箔，其特征在于：由金屬箔基底和分別位于金屬箔基底兩面的碳納米管陣列與膠粘劑組成，其中，所述金屬箔基底可以是銅、鎳、鋼鐵、不銹鋼、鋁等的任意一種，厚度5-200微米，所述碳納米管陣列高度5-200微米，碳納米管直徑1-50納米，所述膠粘劑層厚度1-50微米，可以是不干膠、導熱膠、壓敏膠中的任意一種。

一種高輻射率散熱金屬箔的制備方法，其特征在于包括如下步驟：

（一）將金屬箔基底在保護氣氛下經200-700度退火10分鐘-2小時，其中保護氣氛可以是氮氣、氬氣、氦氣、氫氣中的任意一種及其任意組合；

（二）在稀酸溶液下將退火之后的金屬箔基底表層氧化物去除，用去離子水和無水乙醇沖洗金屬箔基底表層后，再在常溫下用氮氣槍風干；

（三）采用物理蒸鍍工藝在清洗之后的金屬箔基底其中一個表面依次沉積緩沖層、過渡層和催化劑層；

（四）采用化學氣相沉積技術在催化劑層表面生長一層碳納米管陣列；

（五）在金屬箔基底另外一個表面涂敷膠粘劑，烘干之后在膠粘劑層表面貼覆保護膜即制得本發明的散熱金屬箔。

進一步的，所述步驟（二）中稀酸溶液可以是鹽酸、硫酸、硝酸、磷酸、醋酸中的任意一種，濃度為0.001M-0.1M。

進一步的，所述步驟（三）中緩沖層可以是氮化鈦、碳化鈦或碳氮化鈦中的任意一種，厚度為1納米-50納米。

所述過渡層可以是鈦、鉬、鉭、鈮、釩、鉻、鎢中的任意一種，厚度為0.5納米-10納米。