[發(fā)明專利]一種含液態(tài)金屬的三維復合散熱漿料及由其制備的散熱膜

在審

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• 申請日: 2019-10-14
• 公開（公告）號: CN110607167A
• 公開（公告）日: 2019-12-24
• 發(fā)明（設計）人: 常廣濤;王穎;李若欣
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: C09K5/10
• 分類號: C09K5/10;C09K5/14;C09J7/28;C09D1/00;C09D7/61
• 代理公司: 32251 蘇州翔遠專利代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 陸金星

本發(fā)明公開了一種含液態(tài)金屬的三維復合散熱漿料及由其制備的散熱膜。在散熱基板的上表面均勻涂覆有一層石墨烯散熱漿料，在以石墨烯為主的散熱漿料里包括了液態(tài)金屬，液態(tài)金屬與石墨烯能構成三維散熱體系。采用本發(fā)明設計方案，能夠有效地形成了三維散熱體系，可大幅度提高縱向散熱性能。

技術領域

本發(fā)明屬于散熱膜技術領域，具體涉及一種含液態(tài)金屬的三維復合散熱漿料及由其制備的散熱膜。

背景技術

隨著信息化時代的到來，電子元件逐漸向輕薄、短小和功能化方向發(fā)展。科學信息的發(fā)展使得電子元件的運行速度越來越快，功率也隨之越變越大，從而導致溫度升高快，產生的熱量多，散熱慢，不僅影響電子元件的運行速度，還會減少使用壽命。為了保持電子元件的高效性，熱管理環(huán)節(jié)成為重中之重，散熱的快慢決定了電子元件運行的快慢。目前石墨烯是熱導率最高的二維散熱材料，其熱導率可高達5300W/m·K，比銅和鋁高出十幾倍之多。而且石墨烯是目前已知的世界上最輕薄的材料，其強度高達130GPa，也是有史以來被證實的最結實的材料。石墨烯還具有良好的柔韌性和穩(wěn)定性。石墨烯所具有的性能可使其成為最佳的散熱材料，近年來，人們把散熱材料由石墨逐漸轉向石墨烯，目前在智能手機、電腦、涂料、LED照明等設備散熱已有市場化應用。雖然石墨烯的熱導率很高，但是其結構為二維平面結構，導致它的散熱只能被局限在二維平面上，層與層之間主要是熱輻射方式傳熱，傳熱效率低，層間傳熱依然是制約其產業(yè)化的重要因素。

有研究為利用導熱硅脂中添加高導熱材料，提供一種具有先進技術、導熱系數(shù)高、性能穩(wěn)定等性質的高導熱復合熱界面材料。也有研究一種硅膠石墨烯液態(tài)金屬復合材料，通過添加少量石墨烯和碳納米管，不僅提高了液態(tài)金屬的塑性，還提高了材料的力學性能和導熱性能。雖然上述兩項研究對于導熱硅脂和硅膠的導熱系數(shù)都得到提高，但是其本身就存在導熱系數(shù)低的問題，因此限制了散熱材料導熱性能的發(fā)揮。另外，另一種利用液態(tài)金屬熔點較低和熱導率較高的性質，在石墨烯表面覆蓋一層液態(tài)金屬置于熱源和散熱器之間，便可達到降低熱源的目的，但此方法造成過度覆蓋，石墨烯散熱特性未能全面釋放出來。目前市場現(xiàn)有專利大多都與橫向熱傳導相關，很少提及縱向散熱傳導，然而對于電子元件(或其他熱源)產生的熱量應該盡快從橫向和縱向兩個方向散發(fā)出去，才能高效實現(xiàn)元器件(或其他熱源)的散熱。

因此，針對于上述情況，本發(fā)明提出一套實用解決方案，專門解決縱向散熱的問題。

發(fā)明內容

本發(fā)明目的是提供一種含液態(tài)金屬的三維復合散熱漿料及由其制備的散熱膜，解決上述問題。

本發(fā)明的技術方案是：

一種含液態(tài)金屬的三維復合散熱漿料，包括如下重量份的組分：石墨烯材料5～50份，液態(tài)金屬1～30份，成膜助劑0.01～15份，助劑0.01-5份，溶劑50～200份，其制備方法為：

(1)將液態(tài)金屬和第一分散劑在3000-6000RPM下分散研磨2-6小時，制成粒徑為100-500nm的納米液態(tài)金屬分散液，分散時加入助劑；

(2)將石墨烯材料、所述納米液態(tài)金屬分散液與成膜助劑混合，獲得混合漿料，然后將所述混合漿料經(jīng)三輥機輥壓充分混合，得到石墨烯散熱漿料。

進一步的，所述石墨烯材料為1-50層的片狀石墨烯或石墨烯微片；所述成膜助劑為高溫固化型丙烯酸樹脂、環(huán)氧樹脂、聚氨酯樹脂中的任意一種或多種；所述液態(tài)金屬為納米液態(tài)金屬，粒徑為50～500nm，所述納米液態(tài)金屬為單質金屬、二元合金、三元合金、多元合金中的任意一種；所述第一分散劑選取含金屬親和基團的高分子量嵌段共聚物溶液；所述助劑包括分散劑、消泡劑、流平劑或偶聯(lián)劑。