[發明專利]一種石墨烯基復合導熱膜及其制備方法及其應用

有效

• 申請號: 201811069530.6
• 申請日: 2018-09-13
• 公開（公告）號: CN109181654B
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 吳軍君;張建德;吳夢琦;張建棟
• 申請（專利權）人: 常州德維勒新材料科技有限公司
• 主分類號: C09K5/14
• 分類號: C09K5/14;C01B32/198;C01B32/15
• 代理公司: 北京君泊知識產權代理有限公司 11496
• 代理人: 李丹

本發明公開了一種石墨烯基復合導熱膜的制備方法，包括如下步驟：(1)將鱗片石墨加入氧化劑溶劑中進行超聲攪拌剝離，然后加入月桂醇硫酸酯鈉和十二烷基硫酸單乙醇胺后攪拌，之后再進行微波輻照處理，獲得氧化石墨烯溶液；(2)取中空的納米碳球，分散于混合溶劑中，然后加熱回流，獲得得到表面改性的中空納米碳球；(3)將改性納米碳球加入到的氧化石墨烯溶液中，攪拌均勻；采用熱噴涂法將得到的混合溶液噴涂到柔性襯底上，沉積得到氧化石墨烯復合薄膜；(4)對氧化石墨烯復合薄膜進行還原；(5)將還原得到的石墨烯基復合薄膜進行煅燒，即得所述石墨烯復合導熱膜。本發明制得的石墨烯基復合導熱膜導熱性能優異，穩定性好，應用前景廣闊。

技術領域

本發明屬于石墨烯材料及其應用技術領域，具體涉及一種石墨烯基復合導熱膜及其制備方法及其應用。

背景技術

隨著科技的進步，電子設備逐漸向小微型化、元件集成化、輕薄化、性能高效化發展，然而電子設備在運行過程中會產生大量熱量，若不能及時將熱量有效導出，不僅會影響其穩定性，而且會大大縮短其使用壽命，因而必須使用散熱材料提高熱量轉移效率，消除熱點聚集，快速散發熱量，降低設備溫度，使其持久高效運行。傳統散熱材料密度大、導熱率低且加工復雜，難以滿足現代散熱要求，迫切需要一種低密高導熱的材料來實現對于散熱的需求。

石墨烯(Graphene)是一種由碳原子以sp²雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格(honeycomb crystal lattice)排列構成的單層平面薄膜，只有一個碳原子厚度的二維材料。石墨烯目前是世上最薄卻也是最堅硬的納米材料，它幾乎是完全透明的，只吸收2.3％的光；導熱系數高達5300W/m·K，高于碳納米管和金剛石，常溫下其電子遷移率超過15000cm²/(V·s)，又比納米碳管或硅晶體高，而電阻率只約10^-6Ω·cm，比銅或銀更低，為世上電阻率最小的材料。石墨烯具有如此優異的物理化學性能，己逐漸用于透明導電薄膜，納米電子器件(晶體管，晶體管電路互聯內存半導體)，導電墨水，太陽能電池、鏗電池、超級電容器、傳感器和生物醫藥等領域。

中國專利CN104592950A將石墨烯微片和高分子聚合物混合成膜進行碳化然后石墨化處理制得高導熱石墨烯基聚合物導熱膜。中國專利CN104264146A用功能化石墨烯溶液在基體上涂覆成膜干燥后1000-2800℃高溫處理制得基于功能化石墨烯的透明導電導熱膜。中國專利CN105523547A通過氧化石墨烯溶液成膜、化學還原、高溫還原以及高壓壓制等步驟得到超柔性高導熱石墨烯膜。中國專利CN105110794A將前處理過的氧化石墨烯涂布在PET薄膜上碳化、石墨化制得石墨烯薄膜。中國專利CN105502368A通過氧化石墨烯在基體上刮膜后石墨化處理滾壓并剝離基體得到石墨烯薄膜。中國專利CN104085143A將氧化氧化石墨烯溶液噴涂在柔性基底上，然后通過還原法制得石墨烯導熱薄膜。

然而上述石墨烯導熱薄膜還存在一些不足和缺陷，比如導熱率不足，噴涂法還需要借助粘結劑以加強與襯底的結合強度等，因此，開發一種高導熱性能，性能穩定的石墨烯薄膜具有十分重要的意義。

發明內容

本發明的目的在于提供一種石墨烯基復合導熱膜及其制備方法，該制備方法工藝簡單，條件可控，能夠有效減少石墨烯之間的凝聚，并降低石墨烯的內部缺陷，所得到的產品性能穩定，散熱性能優異。

為實現上述目的，本發明所采取的制備工藝為：

一種石墨烯基復合導熱膜的制備方法，包括如下步驟：

(1)氧化石墨烯溶液的制備：將鱗片石墨加入濃硫酸和高錳酸鉀的混合溶劑中進行超聲攪拌剝離，然后加入月桂醇硫酸酯鈉和十二烷基硫酸單乙醇胺后攪拌一段時間，之后再進行微波輻照處理一段時間，最后加入去離子水洗滌抽濾后獲得氧化石墨烯溶液；