[發(fā)明專利]導(dǎo)熱復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用

有效

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• 申請日: 2017-11-23
• 公開（公告）號: CN108192459B
• 公開（公告）日: 2019-12-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 閆長增;于天航;孫蓉
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院深圳先進技術(shù)研究院
• 主分類號: C09D163/00
• 分類號: C09D163/00
• 代理公司: 44414 深圳中一聯(lián)合知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 李艷麗

本發(fā)明屬于材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種導(dǎo)熱復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用。該導(dǎo)熱復(fù)合材料包括聚合物基體和分散在所述聚合物基體中的碲納米線。由于碲納米線具有較高的長徑比，所以在較低的填料比時即可取得良好的導(dǎo)熱效果和柔韌性，而且相較于金、銀等貴金屬而言，碲的成本低廉，且該導(dǎo)熱復(fù)合材料中的聚合物基底的普適性好，適用范圍廣。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種導(dǎo)熱復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

隨著電子元器件功率密度的增加，以及集成電路向短、小、輕、薄的趨勢發(fā)展，微電子器件的散熱問題已成為制約集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸，開發(fā)具有高導(dǎo)熱性能的新型材料勢在必行。

目前，聚合物基導(dǎo)熱復(fù)合材料不但具有高絕緣性、易加工性、耐腐蝕性等的優(yōu)勢，同時，還具備在不同類別的填料和填料比下復(fù)合材料具有高度可塑性；因此，其成為熱管理領(lǐng)域的研究熱點，然而單純的高聚物導(dǎo)熱性能并不高。目前的導(dǎo)熱填料根據(jù)填料的不同大致可以分為金屬類、無機非金屬類、金屬化合物類等。在實際應(yīng)用中，除了考慮材料的導(dǎo)熱性能外，還需要考慮其力學(xué)性能、制備工藝、以及材料的經(jīng)濟適用性。根據(jù)形貌和大小的不同導(dǎo)熱填料大致包括微米導(dǎo)熱填料，納米導(dǎo)熱填料，纖維狀導(dǎo)熱填料。就目前根據(jù)添加傳統(tǒng)填料之后的研究結(jié)果而言，雖然加入高導(dǎo)熱填充材料在一定程度上改善和提高了基體材料的導(dǎo)熱散熱性能，但收效甚微。因此，在材料基因組的基礎(chǔ)上開發(fā)能夠應(yīng)用于高導(dǎo)熱復(fù)合材料的新型導(dǎo)熱填料具有戰(zhàn)略性的理論和應(yīng)用意義。

現(xiàn)有導(dǎo)熱復(fù)合材料有：單片碳素材料和碳基復(fù)合材料、聚合物基導(dǎo)熱復(fù)合材、金屬基復(fù)合材料、陶瓷基復(fù)合材料等。單片碳素材料和碳基復(fù)合材料的缺點是：成本高昂，金剛石復(fù)合材料的加工難度高，初期投資大；碳納米管作為復(fù)合導(dǎo)熱填料時，其總體性能要遠遠小于預(yù)期，源于相交碳納米管的低導(dǎo)熱性、孤立碳納米管間的干涉效應(yīng)、缺陷等存在；碳-碳復(fù)合材料由于緩慢復(fù)雜的碳化和致密化的步驟等缺點，進而使產(chǎn)品制造費用高昂、生產(chǎn)周期較長。聚合物基導(dǎo)熱復(fù)合材料的缺點是：金屬微粒的引入會使聚合物基體材料的金屬強化重量和密度大大增加，無法滿足電子封裝領(lǐng)域中輕量化要求；顆粒狀的填料需要在較高的填充量的情況下才能夠形成比較完善的導(dǎo)電、導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)，這不僅降低了材料的力學(xué)性能，還提高了產(chǎn)品的成本。金屬基復(fù)合材料的缺點是：材料制備過程中需要較高的制備溫度，導(dǎo)致熱殘余應(yīng)力的產(chǎn)生；同時，高溫化學(xué)反應(yīng)可能導(dǎo)致增強相退化，成型后的加工過程會產(chǎn)生機械損傷。陶瓷基復(fù)合材料的缺點是：加工工藝復(fù)雜，陶瓷基復(fù)合材料本質(zhì)屬性復(fù)雜，再加上脆性材料的缺陷靈敏度，有額外的體積效應(yīng)，進而測試的時間較長、成本較高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種導(dǎo)熱復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用，旨在解決現(xiàn)有導(dǎo)熱復(fù)合材料導(dǎo)熱散熱性能不高、制備工藝復(fù)雜、成本高的技術(shù)問題。

為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明一方面提供一種導(dǎo)熱復(fù)合材料，包括聚合物基體和分散在所述聚合物基體中的碲納米線。

本發(fā)明另一方面提供一種上述導(dǎo)熱復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟：

提供所述碲納米線和所述聚合物基體；

將所述碲納米線、所述聚合物基體與固化劑和催化劑進行混合處理后得混合物料；

將所述混合物料涂布于銅箔基底上進行固化處理，然后置于蝕刻劑中進行蝕刻得所述導(dǎo)熱復(fù)合材料。

最后，本發(fā)明提供一種上述導(dǎo)熱復(fù)合材料在電子元器件或集成電路中的應(yīng)用。