[發明專利]一種耐高溫石墨烯散熱膜及其制備方法

有效

• 申請號: 201810061943.3
• 申請日: 2018-01-23
• 公開（公告）號: CN108328605B
• 公開（公告）日: 2020-04-14
• 發明（設計）人: 高超;劉英軍
• 申請（專利權）人: 長興德烯科技有限公司
• 主分類號: C01B32/184
• 分類號: C01B32/184;C01B32/194;H05K7/20;C23C14/58;C23C14/18
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 黃歡娣;邱啟旺

本發明公開了一種耐高溫石墨烯散熱膜及其制備方法。首先制備純石墨烯散熱膜，然后在石墨烯膜表面沉積無機納米粒子，進一步通過原位電熱反應，在石墨烯膜表面形成耐高溫的金屬碳化物保護層。本發明克服了石墨烯散熱膜長期服役過程中由于氧化反應而導致散熱效果逐漸變差的缺點，并且本發明采用的原位電熱反應，可以實現耐高溫石墨烯散熱膜快速高效率的制備。

技術領域

本發明涉及石墨烯散熱膜，尤其涉及一種耐高溫石墨烯散熱膜及其制備方法。

背景技術

石墨烯具有已知材料最高的導熱率，通過特定的組裝技術，制備的石墨烯散熱膜，有望在微電子器件、高溫熱管理領域發揮重要作用。但是，目前石墨烯散熱膜耐高溫性能差，尤其是在高溫熱源環境中，由于發生氧化反應，導致其散熱性能顯著下降。因此，如何提高石墨烯導熱膜的高溫條件穩定性，構筑耐高溫石墨烯散熱膜，對于石墨烯散熱膜的實際應用具有重要意義。

發明內容

本發明的目的是克服現有石墨烯散熱膜耐高溫性能欠佳的問題，提供一種耐高溫石墨烯散熱膜及其制備方法。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現一種耐高溫石墨烯散熱膜，包括石墨烯散熱層，和位于所述石墨烯散熱層兩側的耐高溫納米防護層，所述耐高溫納米防護層由金屬碳化物構成。該散熱膜可長期提供散熱溫度范圍為30～2000℃，并且在高溫條件下不發生氧化失效。

進一步地，所述金屬碳化物選自碳化鈦、碳化鉭、碳化鎢、碳化鋯、碳化鉿中的一種或多種按照任意配比混合組成。

一種耐高溫石墨烯散熱膜的制備方法，包括以下步驟：

(1)將氧化石墨烯溶液澆鑄在平整的基底上，干燥后得到氧化石墨烯膜。

(2)將步驟(1)得到的氧化石墨烯膜，置于高溫爐中，在惰性氣體氬氣的保護下，熱處理0.5～1.5h，熱處理溫度范圍為2000～3000℃，得到石墨烯膜。

(3)將步驟(2)得到的石墨烯膜進行輥壓，得到石墨烯散熱膜。

(4)采用化學法或物理法在步驟(3)得到的石墨烯散熱膜表面沉積金屬層或無機金屬氧化物層。

(5)惰性氣體中，通過原位電熱反應，將石墨烯散熱膜膜表面沉積的金屬或無機氧化物與石墨烯膜表面層碳反應，形成金屬碳化物，從而得到耐高溫石墨烯散熱膜。

進一步地，所述步驟(4)中沉積金屬或無機金屬氧化物包括鈦、鉭、鎢、鋯、鉿、氧化鈦等中的一種或多種按照任意配比混合組成。

進一步地，所述步驟(5)中，電熱反應的溫度為1000～2000℃，反應時間為0.5～2h。

本發明具有以下技術效果：

1、氧化石墨烯的初級原料為石墨，原料來源廣泛、易得、成本低廉；

2、采用原位電熱反應，較低電壓條件即可實現高溫，在極短的時間內實現實現石墨烯與金屬或無機氧化物的反應；

3、通過構筑耐高溫納米保護層，可以有效阻礙空氣中氧氣與石墨烯反應，提高了散熱膜在空氣中的熱穩定性，尤其是高溫條件下(大于800℃)的熱穩定性。

具體實施方式

本發明提供了一種耐高溫石墨烯散熱膜，該膜由石墨烯散熱層和耐高溫納米保護層構成，可對高溫(800～3000℃)熱源進行有效的散熱，并且在高溫條件下耐結構穩定性強。本發明還提供一種耐高溫石墨烯散熱膜的制備方法，該方法首先制備純石墨烯膜，然后在石墨烯膜表面沉積金屬或無機氧化物，通過原位電熱反應，在石墨烯膜表面形成金屬碳化物保護層，最終得到具有金屬碳化物納米層保護的耐高溫石墨烯散熱膜。