一種復(fù)合導(dǎo)熱片的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于涉及一種散熱器件，尤其涉及一種高導(dǎo)熱的復(fù)合導(dǎo)熱片。
【背景技術(shù)】
[0002]導(dǎo)熱材料在國防工業(yè)和國民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域都有很廣泛的應(yīng)用。隨著工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，人們對(duì)導(dǎo)熱材料提出了更新、更高的要求，除導(dǎo)熱性外，希望材料具有優(yōu)良的綜合性能如質(zhì)輕、易加工性、力學(xué)性能優(yōu)異、耐化學(xué)腐蝕等。
[0003]在電子電器領(lǐng)域常使用散熱片來進(jìn)行散熱。散熱片通常是由高導(dǎo)熱的金屬制成的，可以通過傳導(dǎo)、對(duì)流或輻射等方式將熱量從發(fā)熱部件傳送到環(huán)境當(dāng)中。但是金屬材料導(dǎo)熱性能有限，比如銅的熱導(dǎo)率377W/m.K，鋁的熱導(dǎo)率為230W/m.K。
[0004]高分子材料具有質(zhì)輕、耐化學(xué)腐蝕、易加工成型、電絕緣性能優(yōu)異、力學(xué)及抗疲勞性能優(yōu)良等優(yōu)異的特點(diǎn)；但高分子材料是絕緣體，且熱導(dǎo)率極低，在很大程度上限制了它在導(dǎo)熱領(lǐng)域的應(yīng)用。
[0005]近幾年來，石墨烯作為一種新型材料在全世界引起了廣泛關(guān)注。它是由碳原子以Sp2雜化連接的單原子層構(gòu)成的，其理論厚度僅為0.35nm，是目前所發(fā)現(xiàn)的最薄的二維材料。石墨稀是構(gòu)成其它碳材料的基本單元，可以翹曲成零維的富勒稀，卷曲形成一維的CNTs或者堆垛成三維的石墨。這種特殊結(jié)構(gòu)蘊(yùn)含了豐富而奇特的物理現(xiàn)象，使石墨烯表現(xiàn)出許多優(yōu)異的物理化學(xué)性質(zhì)。這里所涉及的是它的熱學(xué)性能，它作為一種低維納米碳材料，具有高達(dá)3000W/m.K?6000W/m.K的熱導(dǎo)率，是目前發(fā)現(xiàn)的導(dǎo)熱性能最好的材料。但是石墨烯材料也有不足之處，比如其耐折性差，材料的強(qiáng)度弱，可以輕易撕裂或者因所粘附部位發(fā)生位移而產(chǎn)生破損以及表層物質(zhì)脫落，因此其無法單獨(dú)作為散熱材料來進(jìn)行應(yīng)用。
[0006]碳納米管自1991年被發(fā)現(xiàn)以來，立刻引起科學(xué)界和產(chǎn)業(yè)界的極大重視。碳納米管為由呈六邊形排列的碳原子構(gòu)成數(shù)層到數(shù)十層的同軸圓管。碳納米管具有優(yōu)良的熱導(dǎo)率、電學(xué)性能和機(jī)械性能。然而，由于碳納米管具有非常大的長徑比，因而其沿著長度方向的熱導(dǎo)率很高，而垂直其長度方向的熱導(dǎo)率很低，這不利于碳納米管作為導(dǎo)熱材料進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。
[0007]綜上，開發(fā)出高結(jié)合強(qiáng)度、高熱導(dǎo)率的復(fù)合導(dǎo)熱片不僅具有重大的創(chuàng)造性，對(duì)于電子工業(yè)散熱也具有巨大的推動(dòng)作用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本實(shí)用新型的主要目的是提供一種高導(dǎo)熱的復(fù)合導(dǎo)熱片，該復(fù)合導(dǎo)熱片不僅具有較高的熱導(dǎo)率，還具有較高的結(jié)合強(qiáng)度，將其應(yīng)用于集成電路、電子器件、熱交換器、LED等電子設(shè)備的散熱裝置中，起到快速散熱保障電子元器件高效、穩(wěn)定、長壽命運(yùn)行的效果。
[0009]為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本實(shí)用新型提出以下技術(shù)方案:
[0010]一種復(fù)合導(dǎo)熱片，其包括:第一導(dǎo)熱基片，該第一導(dǎo)熱基片設(shè)置有多個(gè)貫穿孔垂直于所述第一導(dǎo)熱基片；多個(gè)第二導(dǎo)熱片，該第二導(dǎo)熱片設(shè)置在所述第一導(dǎo)熱基片的上、下表面及貫穿孔的內(nèi)表面，且設(shè)置在所述第一導(dǎo)熱基片的上、下表面的第二導(dǎo)熱片基本平行于第一導(dǎo)熱基片，設(shè)置在所述貫穿孔的內(nèi)表面的第二導(dǎo)熱片基本平行于所述貫穿孔的內(nèi)表面。
[0011]所述第一導(dǎo)熱基片為導(dǎo)熱同向性材料，所述第一導(dǎo)熱基片的導(dǎo)熱率為0.05W/m.K?500W/m.K，所述第二導(dǎo)熱片為導(dǎo)熱異向性材料，沿其平面方向的導(dǎo)熱率為1000W/m.K ?6000W/m.K。
[0012]所述第一導(dǎo)熱基片為金屬箔，所述第一導(dǎo)熱基片的厚度為5 μ m?500 μ m，所述第二導(dǎo)熱片的厚度為0.01 μ???10 μm。
[0013]所述貫穿孔的孔徑為I μπι?1000 μm。
[0014]所述貫穿孔的密度為12個(gè)/cm2?10 4個(gè)/cm2。
[0015]所述第二導(dǎo)熱片包括石墨烯或碳納米管膜。
[0016]所述第一導(dǎo)熱基片為高分子膜，所述第一導(dǎo)熱基片的厚度為I μ m?1000 μ m，所述第二導(dǎo)熱片的厚度為0.01 μ???10 μm。
[0017]一種復(fù)合導(dǎo)熱片，其包括一導(dǎo)熱基片、垂直于該導(dǎo)熱基片設(shè)置的多個(gè)熱管及與分布在所述導(dǎo)熱基片相對(duì)的上、下表面的石墨烯，所述熱管由貫穿該導(dǎo)熱基片的石墨烯形成，且形成該熱管的石墨烯基本垂直于所述導(dǎo)熱基片，設(shè)置在所述導(dǎo)熱基片的上、下表面的石墨烯基本平行于導(dǎo)熱基片。
[0018]一種復(fù)合導(dǎo)熱片，其包括一網(wǎng)狀導(dǎo)熱基片及包覆該導(dǎo)熱基片的導(dǎo)熱異向性的導(dǎo)熱層，所述導(dǎo)熱基片的網(wǎng)孔孔徑為Iym?1000 μπι;所述導(dǎo)熱層包覆該導(dǎo)熱基片的上下表面及網(wǎng)孔的孔壁，所述導(dǎo)熱層沿其平面方向的導(dǎo)熱率為1000W/m.K?6000W/m.K，垂直其平面方向的導(dǎo)熱率為lW/m.K?100W/m.K。
[0019]所述導(dǎo)熱層在該導(dǎo)熱基片上的厚度為0.01 μπι?10 μm，所述導(dǎo)熱層附著在孔壁上的厚度為0.01 μπι?10 μπι。
[0020]相較于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型提供的復(fù)合導(dǎo)熱片具有如下優(yōu)點(diǎn):(1)具有優(yōu)異的散熱性能?，F(xiàn)有技術(shù)制備的導(dǎo)熱片一般是平鋪在基板的表面，熱流方向垂直于基板的表面，導(dǎo)致最終散熱效果并不理想。而本實(shí)用新型所述復(fù)合導(dǎo)熱片，第一導(dǎo)熱基片的兩個(gè)表面和貫穿孔的內(nèi)表面均設(shè)置有第二導(dǎo)熱片。位于第一導(dǎo)熱基片的下表面的第二導(dǎo)熱片不僅可以將熱源傳來的熱量快速分散在第一導(dǎo)熱基片的表面，而且可將得到的熱量通過附于貫穿孔的內(nèi)表面的第二導(dǎo)熱片迅速轉(zhuǎn)移到第一導(dǎo)熱基片上表面的第二導(dǎo)熱片。傳輸?shù)缴喜康臒崃客ㄟ^的第二導(dǎo)熱片表面快速擴(kuò)散，最終通過對(duì)流和輻射的方式實(shí)現(xiàn)快速散熱。也就是說，所述復(fù)合導(dǎo)熱片的貫穿孔內(nèi)表面的的第二導(dǎo)熱片可提高垂直于第一導(dǎo)熱基片表面的方向上的熱導(dǎo)率，從而大大提高了復(fù)合導(dǎo)熱片的整體熱導(dǎo)率。并且，通過對(duì)貫穿孔進(jìn)行合理的孔徑設(shè)計(jì)和孔密度設(shè)計(jì)，可使復(fù)合導(dǎo)熱片的導(dǎo)熱更為均勻。(2)第二導(dǎo)熱片與第一導(dǎo)熱基片結(jié)合強(qiáng)度高?，F(xiàn)有技術(shù)制備的第二導(dǎo)熱片由于其平鋪在第一導(dǎo)熱基片表面，二者間存在界面應(yīng)力，因而容易導(dǎo)致第二導(dǎo)熱片剝離。而本實(shí)用新型所述復(fù)合導(dǎo)熱片，其中的第二導(dǎo)熱片不僅覆蓋在第一導(dǎo)熱基片的上下兩個(gè)表面，而且也分布于貫穿孔的內(nèi)表面，該分布于上下表面和貫穿孔的內(nèi)表面的第二導(dǎo)熱片連成一體的層狀結(jié)構(gòu)，將第一導(dǎo)熱基片夾在中間并套牢，從而大幅提高第二導(dǎo)熱片與第一導(dǎo)熱基片的結(jié)合強(qiáng)度。
【附圖說明】
[0021]圖1為本實(shí)用新型所述復(fù)合導(dǎo)熱片的結(jié)構(gòu)示意圖(其中，I表示第一導(dǎo)熱基片；2表示貫穿孔；3表示第二導(dǎo)熱片)。
[0022]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例1得到的復(fù)合導(dǎo)熱片的顯微鏡照片。
[0023]圖3a為圖2所述復(fù)合導(dǎo)熱片的A位置所測(cè)得的Raman圖譜。
[0024]圖3b為圖2所述復(fù)合導(dǎo)熱片的B位置所測(cè)得的Raman圖譜。
【具體實(shí)施方式】
[0025]以下將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型提供的復(fù)合導(dǎo)熱片及其制備方法作進(jìn)一步說明。
[0026]本實(shí)用新型所提供的物質(zhì)可以通過市售原料或傳統(tǒng)化學(xué)轉(zhuǎn)化方式合成。
[0027]本實(shí)用新型的其他方面由于本文的公開內(nèi)容，對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言是顯而易見的。
[0028]以下結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡明本實(shí)用新型。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說明本實(shí)用新型而不用于限制本實(shí)用新型的范圍。
[0029]除非另有定義或說明，本文中所使用的所有專業(yè)與科學(xué)用語與本領(lǐng)域技術(shù)熟練人員所熟悉的意義相同。此外任何與所記載內(nèi)容相似或均等的方法及材料皆可應(yīng)用于本實(shí)用新型方法中。
[0030]請(qǐng)參閱圖1，本實(shí)用新型提供一種復(fù)合導(dǎo)熱片。所述復(fù)合導(dǎo)熱片包括:第一導(dǎo)熱基片I和多個(gè)第二導(dǎo)熱片3。該第一導(dǎo)熱基片I設(shè)置有多個(gè)貫穿孔2垂直于所述第一導(dǎo)熱基片I。該第二導(dǎo)熱片3設(shè)置在所述第一導(dǎo)熱基片I的上、下表面及貫穿孔的內(nèi)表面。具體的，設(shè)置在所述第一導(dǎo)熱基片I的上、下表面的第二導(dǎo)熱片3基本平行于第一導(dǎo)熱基片1，設(shè)置在所述貫穿孔2的內(nèi)表面的第二導(dǎo)熱片3基本平行于所述貫穿孔2的內(nèi)表面。