[發明專利]一種高強度石墨烯導熱墊片及其制備方法

在審

• 申請號: 202310007425.4
• 申請日: 2023-01-04
• 公開（公告）號: CN116039172A
• 公開（公告）日: 2023-05-02
• 發明（設計）人: 曹勇;羊尚強;孫愛祥;方曉;王紅平
• 申請（專利權）人: 深圳市鴻富誠新材料股份有限公司
• 主分類號: B32B9/00
• 分類號: B32B9/00;B32B9/04;B32B3/14;B32B3/22;B32B7/12;B32B37/12;H05K7/20;C01B32/194
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本申請涉及一種高強度石墨烯導熱墊片及其制備方法，涉及熱界面材料的領域，高強度石墨烯導熱墊片包括至少兩層依次堆疊的石墨烯導熱層，相鄰所述石墨烯導熱層通過膠粘劑粘結固定；所述石墨烯導熱層包括多層依次堆疊的石墨烯膜，相鄰所述石墨烯膜通過膠粘劑粘接；相鄰兩層所述石墨烯導熱層中石墨烯膜的堆疊方向相互垂直且平行于同一平面，且所述石墨烯導熱層的疊層方向與任一層所述石墨烯導熱層中石墨烯膜的疊層方向均互相垂直。本申請將多層石墨烯膜堆疊制成的石墨烯導熱層進行疊層，使相鄰層中石墨烯膜的堆疊方向垂直，為石墨烯導熱墊片中沿石墨烯堆疊方向和垂直于石墨烯膜堆疊方向這兩個方向均提供良好的力學強度。

技術領域

本申請涉及熱界面材料的領域，尤其是涉及一種高強度石墨烯導熱墊片及其制備方法。

背景技術

隨著5G時代的來臨，電子芯片工作頻率不斷升高，電子產品逐步向輕量化、高集成化方向發展，導致設備的發熱量大幅度上升。多余的熱量不及時傳導出去就會極大影響電子元器件的工作狀態，嚴重時甚至會造成失效，壽命降低。為了解決這個問題，熱界面材料應運而生，然而傳統的熱界面材料導熱系數低主要集中在1～10W，難以滿足高熱量傳導需求。

石墨烯是一種由碳原子堆積而成的單層二維蜂窩狀晶格結構的新型碳材料，它不僅具有優異的力學、光學、電學等性能，還具有較好的熱學性能，理論熱導率可以達到5300W/(m·K)，是常見金屬材料的十幾倍。目前以石墨烯為原材料開發的石墨烯膜水平導熱系數最高可達2000W/(m·K)，具有良好的熱量傳遞效果，可以應用于大熱流密度的芯片散熱領域的新型熱界面材料。

然而石墨烯膜厚度方向導熱系數比較差，通常小于10W/(m·K)，難以滿足縱向熱量的傳遞。目前市場上主要采用石墨烯膜堆疊的方式制備石墨烯塊體，然后沿著堆疊方向進行切片，制備出厚度方向高導熱石墨烯墊片。然而，因為石墨烯膜內部往往是多層結構，內聚強度差，制備的石墨烯導熱墊片在強度存在各向異性，在垂直石墨烯膜堆疊方向上強度較好，在石墨烯膜堆疊方向的強度很差，嚴重影響了石墨烯導熱墊片的使用。現有技術中會利用打孔設備在石墨烯膜內部形成通孔，然后注入高分子樹脂，然而石墨烯膜與樹脂粘附性差，在受壓過程中容易溢出，導致孔內間隙存在的樹脂較少，并且對石墨烯表面進行打孔工藝會造成石墨烯膜破壞，影響熱量的傳遞。

發明內容

針對上述技術問題，本申請提供一種高強度石墨烯導熱墊片及其制備方法，旨在提升石墨烯導熱墊片導熱性能的同時使其具有較高的力學強度。

第一方面，本申請提供一種A，采用如下的技術方案：

一種高強度石墨烯導熱墊片，包括至少兩層依次堆疊的石墨烯導熱層，相鄰所述石墨烯導熱層通過膠粘劑粘結固定；

所述石墨烯導熱層包括多層依次堆疊的石墨烯膜，相鄰所述石墨烯膜通過膠粘劑粘接；

相鄰兩層所述石墨烯導熱層中石墨烯膜的堆疊方向相互垂直且平行于同一平面，且所述石墨烯導熱層的疊層方向與任一層所述石墨烯導熱層中石墨烯膜的疊層方向均互相垂直。

通過采用上述技術方案，石墨烯膜在其層內方向上具有良好的熱傳導效果，采用多層石墨烯膜堆疊制成石墨烯導熱層，層間通過膠粘劑粘接，使石墨烯導熱層在石墨烯膜層內水平方向上的高導熱性能得到充分利用。通過將至少兩層石墨烯導熱層粘接堆疊，相鄰兩層石墨烯導熱層的粘接面為垂直于石墨烯膜的任意一層，并且堆疊時使相鄰兩層石墨烯導熱層中的石墨烯膜的疊層方向相互垂直，通過此方式疊層得到石墨烯導熱墊片，在任意一層石墨烯導熱層中石墨烯膜疊層方向上均有另外至少一層石墨烯導熱層中石墨烯膜的疊層方向與其垂直，即通過將相鄰石墨烯導熱層中石墨烯膜的疊層方向進行相互垂直排布，制備出在水平X和Y兩個相互垂直的方向上均具有較高強度的石墨烯導熱墊片。