[發明專利]一種定向排列氮化硼@聚多巴胺@銀雜化納米片柔性熱界面材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202110180132.7
• 申請日: 2021-02-08
• 公開（公告）號: CN113150544B
• 公開（公告）日: 2023-03-21
• 發明（設計）人: 劉嵐;伍垚屹;陳松;李俊云;邢舒婷
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C08L79/04
• 分類號: C08L79/04;C08L29/04;C08L83/04;C08K3/38;C08K9/02;C08K3/08;C08G73/06
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 文靜

本發明公開了一種定向排列氮化硼@聚多巴胺@銀雜化納米片柔性熱界面材料及其制備方法。本發明在制備定向排列氮化硼@聚多巴胺@銀雜化納米片柔性熱界面材料時，采用生長速度可控冰模板工藝，在材料內部構筑了徑向排列的氮化硼納米片和銀納米粒子的雜化網絡；有效地結合了氮化硼與銀粒子本征的高熱導率與冰模板法的加工方法優勢，設計制備了一種高導熱的柔性熱界面材料。柔性熱界面材料的徑向熱導率為3.47W/mK，可以進行一定的角度彎折，回彈應力在10Psi左右，下降35％后可以保持長時間穩定。

技術領域

本發明屬于柔性熱界面材料的制備技術領域，具體涉及一種定向排列氮化硼@聚多巴胺@銀雜化納米片柔性熱界面材料及其制備方法。

背景技術

高能量密度的電子設備和可穿戴設備如智能手機、觸控屏版、LED等在運行中會產生大量的熱量。如果這些熱量不能及時散出，非均勻的熱擴散會導致芯片中部分區域過熱，從而影響了設備的性能、可靠性和綜合壽命。因此，發展高效的散熱片至關重要，這些散熱片需滿足：(1)尺寸應能適應設備的大小；(2)在熱力學壓縮下仍能很好地工作；(3)具有很高的面內熱導率,以解決熱量在設備基面上的傳輸過程中造成的特定部位的過熱問題。由于石墨烯和CNT具有極高的熱導率和輕質，使其在高導熱復合材料領域具有很大的應用價值。僅加入少量的石墨烯或者CNT，復合材料的導熱性能可以得到極大的改善。然而，這樣不可避免地會使目標復合材料導電，不適用于對絕緣性能要求嚴格的設備。到目前為止，柔性絕緣復合膜很少被報道，傳統的柔性絕緣復合膜的熱導率低于5W/(m·K)，很難滿足復合材料對更高熱導率的需求。因此，發展高導熱、柔性且絕緣的復合膜變得非常重要。由于六方氮化硼本身的高導熱性和寬帶隙，其作為導熱絕緣類填料是非常有潛力的解決方案。但是如何通過一定的加工方法使其在導熱材料內部形成穩定且分布均勻的導熱通路是一個十分重要的研究方向；因此，許多研究致力于通過不同的加工方法和改性手段來實現這一目標。

目前有些文獻已經報道了冰模板法生長氮化硼納米片的可行性，但是六方氮化硼本身納米片的分散穩定性及片層網絡之間由于冷凍干燥所帶來的孔隙需要通過相應的復合填料來進行導熱網絡的搭接，同時利用表面平整的半導體制冷片和有機硅墊作為冷凍套裝，對于冰晶生長的調控，以及氣凝膠的生長均勻性亦非常重要。

發明內容

為了克服現有技術的缺點和不足，本發明的首要目的在于提供定向排列氮化硼@聚多巴胺@銀雜化納米片柔性熱界面材料的制備方法，該方法基于冰模板法制備定向排列氮化硼@聚多巴胺@銀雜化納米片柔性熱界面材料，該方法能夠構筑一個穩定且均勻的徑向導熱網絡，極大地提升了復合材料的熱導率。六方氮化硼經由聚多巴胺包覆改性后，穩定分散于溶劑中且與高分子骨架聚乙烯醇產生良好的相互作用，冰模板的輔助生長與表面的納米銀粒子的橋接使其在徑向構筑了非常致密的導熱網絡。澆筑高分子基材后制備的柔性熱界面材料，對于該類材料的制備與應用提供了新的思路和研究意義。

本發明的第二目的在于提供一種由上述制備方法得到的定向排列氮化硼@聚多巴胺@銀雜化納米片柔性熱界面材料。

本發明首要目的采用的技術方案如下：

一種定向排列氮化硼@聚多巴胺@銀雜化納米片柔性熱界面材料的制備方法，包括如下步驟：

(1)氮化硼納米片懸浮液的制備：將六方氮化硼進行表面改性與剝離處理，具體步驟如下：按照六方氮化硼粉末與濃度為5～10mol/L的氫氧化鈉溶液以2～6:100～300的質量體積比配制原料，將六方氮化硼粉末原料加入氫氧化鈉溶液在110～120℃下進行氮化硼的堿性水解，對其進行表面改性，12h-20h后將沉淀過濾之后經由異丙醇和水進行反復洗滌，再次分散于蒸餾水中超聲振蕩4-8h進行氮化硼的剝離，取懸浮液于離心試管中，4000～5000rpm離心30～60min后取上層清液，即制得氮化硼納米片懸浮液；