[發明專利]一種GPU用納米二氧化硅復合石墨烯導熱硅脂及其制備方法

有效

• 申請號: 202010529892.X
• 申請日: 2020-06-11
• 公開（公告）號: CN113801476B
• 公開（公告）日: 2023-04-25
• 發明（設計）人: 劉磊;朱振濤;賈國文;趙鑫鑫;魏志凱
• 申請（專利權）人: 山東?？苿撔卵芯吭河邢薰?/a>
• 主分類號: C08L83/04
• 分類號: C08L83/04;C08L83/08;C08K3/36;C08K3/04
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 劉樂

本發明提供了一種二氧化硅復合石墨烯導熱硅脂，以質量分數計，包括10～30重量份的二氧化硅復合石墨烯和70～90重量份的硅油；所述石墨烯為還原氧化石墨烯。本發明特別采用了還原氧化石墨烯與納米二氧化硅進行復合，得到了特定結構的二氧化硅復合石墨烯材料，能夠均勻穩定的分散在硅油介質中形成導熱硅脂，導熱添加劑均勻分散在硅油中，既提高了導熱率，又阻止了石墨烯的團聚，具有較高的熱導率和長期穩定性；同時，還原氧化石墨烯價格低廉，容易大規模生產，制備的復合導熱硅脂無毒，對人體無害，不含重金屬元素。此外，本發明提供的制備方法簡單易行，條件溫和，過程易于控制，適于工業化生產和應用。

技術領域

本發明屬于導熱硅脂合成技術領域，涉及一種二氧化硅復合石墨烯導熱硅脂及其制備方法，尤其涉及一種GPU用納米二氧化硅復合石墨烯導熱硅脂及其制備方法。

背景技術

導熱硅脂，是維持GPU等電子芯片設備保持正常工作溫度，確保冷系統正常運行的輔助材料之一，隨著電子產品性能的不斷提升，GPU等芯片設備的產熱量也在不斷增加，如何將電子設備產生的大量熱量快速傳遞到冷卻系統中是電子芯片產品面臨的重大問題之一。

最初，業內以有機硅酮為主要原料，添加耐熱、導熱性能良好的材料提升其導熱性，但普通高導熱率硅脂多采用金屬粉體/金屬氧化物或其他氧化物粉體為導熱填料，金屬粉體如銀(導熱系數419W/(m·K))、銅(導熱系數381W/(m·K))、鋁(導熱系數218W/(m·K))等雖然熱導率高，但成本較高，并且重金屬對人體有害，而且抗氧化能力較差，長期高溫使用會被空氣中的氧氣氧化導致性能下降；金屬氧化物/其他氧化物粉體雖然成本低，抗氧化能力強，但熱導率偏低。

隨著芯片技術的不斷發展，業內對導熱硅脂性能的要求越來越高，提升硅脂的熱導率成為研究的方向之一，石墨烯以其極高的熱導率引起了人們的極大興趣，石墨烯是緊密堆積成二維六方蜂窩狀晶格結構的單層碳原子，各碳原子之間以sp²雜化方式相連。微觀上，單層石墨烯薄膜并非二維的扁平結構，而是具有“納米尺度上”穩定的微波狀的單層結構，是目前發現的唯一存在的二維自由態原子晶體；宏觀上，石墨烯可以翹曲成零維的富勒烯，卷成一維的碳納米管或者堆垛成三維的石墨。石墨烯獨特的二維周期蜂窩狀點陣結構中穩定的碳六元環的存在，賦予了其優異的性能，如石墨烯的導熱系數可達5000W/(m·K)。目前，石墨烯制備方法已開發出許多種。其中還原法制備石墨烯已經具備了工業化生產的潛力，是目前制備石墨烯的最佳方法之一。該方法操作簡單、制備成本低，可以規?；a，能夠滿足大規模商業需要。所以，將納米氧化硅與石墨烯相復合，制備復合導熱硅脂成為極具前景的改性方式之一。

然而在實際應用中，石墨烯還存在著諸多的問題和制約因素，石墨烯是一種結構非常規整的二維晶體材料，其內部由很多苯六元環組成，并且苯六元環上不含有任何的不穩定化學鍵，具有很高的化學穩定性，并且石墨烯表面呈現惰性狀態，與溶劑等其他介質之間的相互作用力非常弱，片層之間卻存在較強的范德華引力，因而容易發生積聚沉淀，不容易在水中或者常見的有機溶劑中穩定分散，極易團聚，都極大地阻礙了石墨烯的進一步研究和應用。

因此，如何更好的將石墨烯用于導熱硅脂，使得石墨烯可以均勻分散，提高其分散穩定性，提高導熱硅脂的冷卻性能，已成為行業內諸多一線生產研發人員和業內廠商亟待解決的重要問題之一。

發明內容

有鑒于此，本發明要解決的技術問題在于提供一種二氧化硅復合石墨烯導熱硅脂及其制備方法，特別是一種納米二氧化硅復合石墨烯導熱硅脂，本發明提供的二氧化硅復合石墨烯導熱硅脂，采用了還原后的氧化石墨烯與二氧化硅先進行復合，不僅使其易于在硅油中穩定分散，而且二氧化硅能夠有效的阻礙了石墨烯的團聚，使石墨烯能夠大量地在體系中均勻分散，提高了導熱硅脂的導熱性能和長期穩定性。

本發明提供了一種二氧化硅復合石墨烯導熱硅脂，以質量分數計，包括：

二氧化硅復合石墨烯???????10～30?重量份；