[發明專利]一種相變薄膜控溫材料

有效

• 申請號: 202110390789.6
• 申請日: 2021-04-12
• 公開（公告）號: CN113099697B
• 公開（公告）日: 2022-02-22
• 發明（設計）人: 呂樹申;趙一粟;莫冬傳
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: H05K7/20
• 分類號: H05K7/20
• 代理公司: 廣州市深研專利事務所(普通合伙) 44229
• 代理人: 姜若天

本發明公開了一種相變薄膜控溫材料，為三層結構，中間層為相變微膠囊薄膜，上下兩層為高導熱石墨膜。本發明提供的相變薄膜控溫材料能夠通過其高導熱性能，強化相變薄膜的傳熱能力，搭配相變微膠囊，獲得優異的熱管理性能。該相變薄膜具備有良好的熱導率和熱穩定性，形態穩定，同時有較好的柔性。能夠在微小型電子設備中使用，達到理想的熱管理效果，有效提高電子元器件的使用壽命。

技術領域

本發明涉及相變材料技術領域，更具體地，涉及一種相變薄膜控溫材料及其制備方法和應用。

背景技術

隨著5G信息技術的快速發展，電子器件趨于微型化和高功率化，電子產品體積不斷縮小的同時電子器件的工作頻率急劇提高，在工作中將產生大量的熱量。局部熱量集中問題和瞬時熱量激增問題成為了電子技術發展需解決的一大難題。同時，由于內部空間的嚴格限制，傳統的冷卻方法如冷卻管或風扇等都難以使用。為了解決上述問題，相變材料逐漸應用于電子設備的散熱當中。

目前相變材料熱管理主要運用在具有散熱器或者PCM模塊的電池組這樣的大型設備當中。在基于PCM(Phase Change Material，相變材料)的冷卻中，相變材料通過潛熱的儲存吸收熱量并從電子器件中除去熱量。在相變過程中，由于巨大的潛熱容量，使可控器件的溫度上升減小并保持一段時間。然而，直接使用PCM材料卻存在著泄漏、傳熱效率低等問題。而相變材料微膠囊可以有效地解決上述缺點。通過無機壁材將相變材料進行封裝形成微膠囊，能夠有效提高相變材料的熱導率和熱穩定性。

考慮到電子設備的微型化和集成化，可以應用相變微膠囊材料制備相變材料薄膜。由于電子設備內部空間有限，因此對相變薄膜控溫材料厚度要求也比較嚴格。所以制備的相變薄膜控溫材料厚度能夠彌補石墨膜和VC板的厚度無法覆蓋的空白區間。相變材料薄膜能夠在有限空間內，通過相變材料的高潛熱，抗擊一定的熱流沖擊。

因此需要相變薄膜控溫材料，以滿足高功率密度下、狹小空間內電子元器件被動散熱的需求。

發明內容

本發明為克服上述現有技術所述的高功率密度和緊湊空間環境下無法有效緩解電子元器件溫度上升的缺陷，提供了一種相變材料薄膜，提供的相變薄膜控溫材料可以滿足微小型高功率的電子元器件被動散熱的需求。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：

一種相變薄膜控溫材料，是三層結構，中間層為相變微膠囊薄膜，上下兩層為高導熱石墨膜。

作為優選的，在上述的相變薄膜控溫材料中，所述粘附的石墨膜為高導熱材料。

作為優選的，在上述的相變薄膜控溫材料中，所述相變微膠囊薄膜為無機殼材和包裹于無機殼材內的相變材料。

作為優選的，在上述的相變薄膜控溫材料中，所述無機殼材為膨脹石墨。

作為優選的，在上述的相變薄膜控溫材料中，所述相變材料為烷烴類化合物或固態高級烷烴混合物。

作為優選的，在上述的相變薄膜控溫材料中，所述相變微膠囊薄膜的材料為固-液相變材料。

上述相變薄膜控溫材料的制備方法，包括如下步驟：以高導熱石墨膜為襯底，相變微膠囊薄膜鋪放在其之上，上面再覆蓋一層高導熱石墨膜，壓力作用下，壓制成均勻的相變薄膜控溫材料。

本發明的相變薄膜控溫材料中的高導熱石墨膜能夠增加平面方向的熱傳導，從而強化相變薄膜的導熱能力，同時相變微膠囊的作用能夠有效延緩電子元器件的溫度上升，緩解熱流的激增。相變材料薄膜能夠極大程度利用相變微膠囊的相變儲熱能力，推進了相變微膠囊的實際應用。并且相變材料薄膜具有較高的柔性，大小可以根據電子元器件進行裁剪適配。在高功率密度下運行中，電子元器件將熱量傳遞給相變微膠囊，相變微膠囊吸收熱量后由固相轉變為液相，使受控器件的溫度上升減小并保持一段時間。在低功率密度或停止運行時，相變微膠囊凝固并釋放熱量，所釋放的熱量通過對流散熱。