[發明專利]一種利用吉布斯自由能誘導制備各向異性導熱塊體材料的方法

有效

• 申請號: 201810666100.6
• 申請日: 2018-06-26
• 公開（公告）號: CN108819400B
• 公開（公告）日: 2021-05-04
• 發明（設計）人: 滕超;劉健
• 申請（專利權）人: 青島科技大學
• 主分類號: B32B27/06
• 分類號: B32B27/06;B32B27/18;B32B27/32;B32B27/36;B32B37/06;B32B37/10;C08L23/12;C08L67/02;C08K3/38;C08K3/04;C08J5/18
• 代理公司: 北京中政聯科專利代理事務所(普通合伙) 11489
• 代理人: 陳超

本發明涉及導熱材料的制備，屬于材料加工領域。一種利用吉布斯自由能誘導制備各向異性導熱塊體材料的方法，使二維納米材料分散液平面液膜內部的二維納米材料定向排列，固化為成各向異性薄膜，疊加后熱壓成型，得到各向異性的導熱塊體材料。內部二維納米粒子熱震蕩傳熱效率更高，速度更快。特別是在溫差較高時，相比于其它內部納米顆粒無序排列的導熱材料，本發明制備的塊體導熱材料能夠降低微觀層面二維納米顆粒的橫向無效熱震動，提高納米粒子的縱向熱震蕩頻率，提升熱傳遞效率，其熱傳遞系數達到5300W/(m·K)。

技術領域

本發明涉及導熱材料的制備，尤其涉及一種利用吉布斯自由能誘導制備各向異性導熱塊體材料的方法。

背景技術

隨著信息時代的發展，集成電子設備成為信息化的物質基礎。集成電路內在厘米級別的空間范圍內集成百萬級別的邏輯電門進行快速計算，單位功率密度非常高，電能向熱能的轉化速率快，單位時間集成電路發熱量大，升溫迅速。如不及時移除集成電路內部產生的大量熱能，會極大降低其運行效率和使用壽命，甚至會產生爆炸或燒毀。

現有技術中多采用導熱硅材料進行散熱，將集成電路內部產生的熱量經過散熱硅材料傳遞給散熱板，進而經過水冷或風冷將熱量排出集成電路。

但硅材料存在容易老化脫落、導熱性能不顯著，無法有效給3D堆棧結構封裝的芯片散熱，不能適應技術的進一步發展。

因此，一種高效導熱塊體材料的制備,是導熱散熱材料適應3D堆棧封裝等新型芯片散熱問題的關鍵。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種利用吉布斯自由能誘導制備各向異性導熱塊體材料的方法，解決現有導熱材料導熱效率底下的問題。

技術方案

一種利用吉布斯自由能誘導制備各向異性導熱塊體材料的方法，包括：

步驟1.配制二維納米材料分散液；

步驟2.將二維納米材料分散液鋪展成平面液膜，利用材料體系吉布斯自由能最低原理，自誘導二維納米材料定向排列，形成均一穩定的平面液膜；

步驟3.將平面液膜固化，以使膜內部有序排列的二維納米材料顆粒位置彼此固定，形成微觀層面有序排列的各向異性薄膜；

步驟4.將各向異性薄膜疊加后熱壓成型，得到導熱塊體材料。

進一步，所述二維納米材料分散液包括二維材料、高分子材料、分散劑、溶劑；

進一步，所述二維材料任意選自氮化硼、石墨烯、黑磷、二硒化鉬、二硫化鎢等二維納米顆粒中的一種或多種；

進一步，二維納米材料分散液中二維材料濃度為0.001mg/mL～200mg/mL；

進一步，所述二維納米材料分散液中分散劑的含量是0～30wt％；

進一步，步驟1中自誘導平面液膜內部的二維納米材料定向排列的溫度為-78℃～5℃；

進一步，所述高分子材料選自聚乙烯醇、聚乙二醇、聚偏氟乙稀、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯、聚氨酯、聚酰亞胺、聚碳酸酯、聚四氟乙烯、凱夫拉纖維、聚乙烯、聚苯乙烯、聚對苯撐苯并二噁唑纖維、天然橡膠、丁基橡膠、丁苯橡膠、硅橡膠、環氧樹脂、丙烯酸酯、酚醛樹脂、聚醚醚酮、聚砜、聚苯硫醚、氨綸、腈綸、聚酯纖維、維尼綸等中的一種或多種；

進一步，所述分散劑任意選自膽酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、對苯乙烯磺酸鈉、聚對苯乙烯磺酸鈉、聚乙烯吡咯烷酮、十二烷基磺酸鈉、聚苯乙烯、十六烷基三甲基溴化銨、聚乙烯醇中的一種或兩種或多種；