[發(fā)明專利]一種導熱石墨復合材料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010738192.1
• 申請日: 2020-07-28
• 公開（公告）號: CN111850336B
• 公開（公告）日: 2021-10-29
• 發(fā)明（設計）人: 田家利;李亞利;鄧達琴;李海航;李江標;鄧聰秀
• 申請（專利權）人: 江西寧新新材料股份有限公司
• 主分類號: B22F3/105
• 分類號: B22F3/105;C22C1/05;C22C21/00;B22F1/00
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本發(fā)明適用于石墨復合材料技術領域，提供了一種導熱石墨復合材料及其制備方法，該導熱石墨復合材料的制備方法包括以下步驟：將片狀石墨和鋁粉進行混合后，再與界面浸潤劑進行混合，得到混合粉料；將粘結劑與溶劑進行混合后，再與上述混合粉料進行混合，得到漿料；將上述漿料通過絲網(wǎng)印刷法印刷至襯底上，并進行干燥處理，得到厚膜；將厚膜進行成型加工后，再進行有機物排除處理和冷等靜壓處理，得到素坯；將素坯進行放電等離子燒結，得到所述導熱石墨復合材料。該制備方法制得的導熱石墨復合材料具備明顯的高定向排列，其定向度較高，從而可以在xy面上實現(xiàn)高導熱性能。

技術領域

本發(fā)明屬于復合材料技術領域，尤其涉及一種導熱石墨復合材料及其制備方法。

背景技術

現(xiàn)代社會科技的進步促使電子設備迅速發(fā)展，高端電子工業(yè)器件不斷向高功率密度，微型化，功能多元化方向發(fā)展，發(fā)熱量和熱流量會越來越高，因此對電子設備的散熱性能提出了更高的要求。就目前而言，電子設備上所采用的散熱結構一般是鋁，銅，銀等金屬材料，這些金屬材料不僅導熱率提高程度有限，并且質量很重，熱膨脹系數(shù)很大，極大的限制了它的進一步廣泛使用。研究和開發(fā)導熱率高，力學性能好，質量輕的新型復合材料對于電子設備進一步小型化，輕量化和高效運行有著極為重要的意義。

在導熱材料的各項性能不斷面臨挑戰(zhàn)的今天，研究人員嘗試使用石墨材料代替?zhèn)鹘y(tǒng)的金屬材料。石墨具有低密度，低膨脹系數(shù)，優(yōu)秀的機械性能以及xy平面方面很高的熱導率(2100W·m^-1·K^-1)，是近些年來最具發(fā)展?jié)摿Φ膶岵牧稀５鞘牧蠌姸鹊停g性差，易污染的缺點又限制了其單質用來制備電子封裝材料。鋁作為常用的輕質金屬散熱材料，具有強度較高，耐腐蝕，成本低等優(yōu)點。因此將兩者的優(yōu)勢互補之后，人們發(fā)現(xiàn)石墨-鋁復合材料作為電子封裝導熱材料將具備很大的研究和應用價值。

石墨材料特殊的層狀分子結構使其在平行于石墨片的方向和垂直于石墨片的方向上原子排列存在巨大差異，具有明顯的各向異性。這種結構使其在xy方向有很好的熱導率，可以達到900W·m^-1·K^-1，在z軸方向的傳導性就比較差，一般在20～30W·m^-1·K^-1。而片狀石墨的定向排列有利于熱量沿著x-y平面的熱傳導，只要控制好材料內部的石墨微晶尺寸及其擇優(yōu)取向，提高沿此方向的熱導率，就可以滿足熱管理領域對高導熱材料的緊迫要求。石墨鋁復合材料是由鋁基體與石墨復合的金屬基復合材料，之前的研究一直著重在其力學性能和耐磨性能上，隨著人們對石墨層狀方向的良好導熱性能不斷被發(fā)掘，越來越多的學者開始對這種復合材料的熱性能進行研究。

目前，研究比較多的關于片狀石墨定向技術主要是流延法。國內寧波材料所在這方面積累了豐富的實驗數(shù)據(jù)和成果，并致力于通過流延法將石墨鋁復合材料的熱性能提高到500W·m^-1·K^-1；就流延法而言，其操作過程中漿料配置復雜，包括溶劑，粘結劑，增塑劑，分散劑等多種添加劑，使用前要消除氣泡，干燥過程需要在溶劑氣氛中緩慢干燥，這是因為流延膜層較厚(0.1mm以上)，如果漿料控制不好，會嚴重影響片狀石墨晶粒的定向程度，導致膜層開裂，厚度不均勻等等問題，工藝過程非常復雜。

發(fā)明內容

本發(fā)明實施例的目的在于提供一種導熱石墨復合材料的制備方法，旨在解決背景技術中提出的問題。

本發(fā)明實施例是這樣實現(xiàn)的，一種導熱石墨復合材料的制備方法，其包括以下步驟：

將片狀石墨和鋁粉進行混合后，再與界面浸潤劑進行混合，得到混合粉料；

將粘結劑與溶劑進行混合后，再與上述混合粉料進行混合，得到漿料；

將上述漿料通過絲網(wǎng)印刷法印刷至襯底上，并進行干燥處理，得到厚膜；

將厚膜進行成型加工后，再進行有機物排除處理和冷等靜壓處理，得到素坯；