本發(fā)明涉及材料合成，特別涉及一種導熱材料及其制備方法和熱界面材料。

背景技術：

1、隨著半導體制備技術的快速發(fā)展，小型化和集成化是電子設備發(fā)展的趨勢，散熱能力成了制約電子元器件發(fā)展的關鍵因素，這對熱界面和封裝材料的導熱性能提出了更高的要求。

2、聚合物由于其本身具有質輕、易加工性、優(yōu)異的抗沖擊性、耐化學腐蝕性和電絕緣性等優(yōu)良性質，常被用于導熱基體。多數(shù)聚合物為熱的不良導體，熱導率低，其范圍為0.1～0.5w/(m·k)，這限制了其作為導熱材料在工業(yè)中的廣泛應用。通過添加高導熱的無機填料，并在聚合物基體內形成連續(xù)的導熱網絡是提高導熱性能的常用策略。

3、然而目前的導熱材料通常通過導熱填料與聚合物基體之間簡單的共混方式制備，其存在以下缺點：1)難以實現(xiàn)低填充量下(30％以下)的高導熱性；2)力學性能惡化。因此需要開發(fā)新型高導熱填料和加工方法。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的主要目的是提出一種導熱材料及其制備方法和熱界面材料，旨在解決現(xiàn)有技術中導熱材料中低導熱填料填充下導熱性能和力學性能差的問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出一種導熱材料，包括有機硅樹脂和分散于所述有機硅樹脂中的四氧化三鐵改性碳纖維；

3、其中，所述四氧化三鐵改性碳纖維包括氧化碳纖維和接枝在氧化碳纖維表面的四氧化三鐵；

4、所述四氧化三鐵改性碳纖維沿所述導熱材料的熱傳導方向延伸。

5、在一實施方式中，所述四氧化三鐵改性碳纖維的軸向沿所述導熱材料的熱傳導方向延伸。

6、在一實施方式中，所述四氧化三鐵改性碳纖維中所述氧化碳纖維和所述四氧化三鐵的質量比為(1～3)：(1～3)；和/或，

7、所述有機硅樹脂和所述四氧化三鐵改性碳纖維的質量比為10：(1～3)。

8、本發(fā)明還提供一種上述導熱材料的制備方法，包括以下步驟：

9、s10、將碳纖維和氧化劑混合，得氧化碳纖維；

10、s20、將鐵源、亞鐵源、水、濃氨水和氧化碳纖維混合，發(fā)生氧化還原反應，得四氧化三鐵改性碳纖維；

11、s30、將所述四氧化三鐵改性碳纖維和有機硅樹脂混合得到混合物，誘導所述四氧化三鐵改性碳纖維定向，對所述混合物進行固化處理，得導熱材料。

12、在一實施方式中，步驟s10中：

13、所述氧化劑包括濃硫酸和濃硝酸中的至少一種；和/或，

14、所述碳纖維和所述氧化劑的質量比為1：(9～11)。

15、在一實施方式中，所述氧化劑為濃硫酸和濃硝酸，所述濃硫酸和所述濃硝酸的體積比為(1～3)：(1～3)。

16、在一實施方式中，步驟s20中，所述氧化還原反應的時間為5～7h；和/或，

17、所述氧化還原反應的溫度為140～150℃。

18、在一實施方式中，步驟s30中，所述有機硅樹脂和所述四氧化三鐵改性碳纖維的質量比為10：(2～3)。

19、在一實施方式中，步驟s30中，誘導所述四氧化三鐵改性碳纖維定向的方式包括電場定向或磁場定向；和/或，

20、步驟s30中，所述固化方式包括熱固化。

21、本發(fā)明還提供一種熱界面材料，包括所述導熱材料，所述導熱材料包括有機硅樹脂和分散于所述有機硅樹脂中的四氧化三鐵改性碳纖維；

22、其中，所述四氧化三鐵改性碳纖維包括氧化碳纖維和附著在氧化碳纖維表面的四氧化三鐵；

23、所述四氧化三鐵改性碳纖維沿所述導熱材料的熱傳導方向延伸。

24、本發(fā)明提出一種導熱材料及其制備方法和熱界面材料，其中，四氧化三鐵改性碳纖維為導熱材料提供了更高效的導熱通路，其沿著所述導熱材料的熱傳導方向延伸，降低了四氧化三鐵改性碳纖維間的接觸熱阻及四氧化三鐵改性碳纖維與有機硅樹脂間的界面熱阻，從而在低填充量下實現(xiàn)高導熱性；同時，四氧化三鐵改性碳纖維不影響有機硅樹脂的力學性能，導熱材料的力學性能較好。

技術特征：

1.一種導熱材料，其特征在于，包括有機硅樹脂和分散于所述有機硅樹脂中的四氧化三鐵改性碳纖維；

2.如權利要求1所述的導熱材料，其特征在于，所述四氧化三鐵改性碳纖維的軸向沿所述導熱材料的熱傳導方向延伸。

3.如權利要求1所述的導熱材料，其特征在于，所述四氧化三鐵改性碳纖維中所述氧化碳纖維和所述四氧化三鐵的質量比為(1～3)：(1～3)；和/或，

4.一種如權利要求1至3任一項所述的導熱材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

5.如權利要求4所述的導熱材料的制備方法，其特征在于，步驟s10中：

6.如權利要求5所述的導熱材料的制備方法，其特征在于，所述氧化劑為濃硫酸和濃硝酸，所述濃硫酸和所述濃硝酸的體積比為(1～3)：(1～3)。

7.如權利要求4所述的導熱材料的制備方法，其特征在于，步驟s20中，所述氧化還原反應的時間為5～7h；和/或，

8.如權利要求4所述的導熱材料的制備方法，其特征在于，步驟s30中，所述有機硅樹脂和所述四氧化三鐵改性碳纖維的質量比為10：(2～3)。

9.如權利要求4所述的導熱材料的制備方法，其特征在于，步驟s30中，誘導所述四氧化三鐵改性碳纖維定向的方式包括電場定向或磁場定向；和/或，

10.一種熱界面材料，其特征在于，包括如權利要求1至3任意一項所述的導熱材料或用如權利要求4～9所述的任意一項導熱材料制備方法所制備的導熱材料。

技術總結
本發(fā)明公開了一種導熱材料及其制備方法和熱界面材料，涉及材料合成技術領域，所述導熱材料包括有機硅樹脂和分散于所述有機硅樹脂中的四氧化三鐵改性碳纖維；其中，所述四氧化三鐵改性碳纖維包括氧化碳纖維和接枝在氧化碳纖維表面的四氧化三鐵；所述四氧化三鐵改性碳纖維沿所述導熱材料的熱傳導方向延伸。其中，四氧化三鐵改性碳纖維為導熱材料提供了更高效的導熱通路，其沿著所述導熱材料的熱傳導方向延伸，降低了四氧化三鐵改性碳纖維間的接觸熱阻及四氧化三鐵改性碳纖維與有機硅樹脂間的界面熱阻，從而在低填充量下實現(xiàn)高導熱性；同時，四氧化三鐵改性碳纖維不影響有機硅樹脂的力學性能，導熱材料的力學性能較好。

技術研發(fā)人員：溫綠輝,李曉玲,晏金燦,溫綠林
受保護的技術使用者：廣東阿特斯新材料科技有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/9/9