纳米纤维的制备方法技术

本发明专利技术涉及电子封装领域，公开了一种纳米纤维的制备方法。该方法包括：首先配制待制备的纳米纤维的前驱体溶液；接着电纺纳米纤维的前驱体溶液生成前驱体的纤维；然后再稳定化处理前驱体的纤维，最后碳化处理经过稳定化处理的前驱体的纤维，得到需要的纳米纤维。与现有技术相比，利用本发明专利技术中的纳米纤维的制备方法制备出的纳米纤维具有高热导率，能够被用于对散热要求更高的处理器芯片。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电子封装领域，特别涉及纳米纤维的制备方法。
技术介绍
随着电子处理器和电子器件向着越高效、运行速度更快方向的发展，电子封装领域对散热的要求会越来越高。一般来讲，越高功率的处理器消耗的能量越大，产生的热量也就越多，而这些热量需要传出才能保证处理器的高效快速运转。所以一种高导热性能的界面散热材料将会是推动更高效的电子处理器和电子器件向前发展的关键因素。近来，由多孔聚合物纤维以及金属构成的复合材料正在被开发用于对散热要求不高的低速处理芯片上，但由于现有技术中多孔聚合物纤维材料散热性低，无法满足日益增长的现代处理器散热要求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种纳米纤维的制备方法，使得制备出的纳米纤维具有高热导率，能够被用于对散热要求更高的处理器芯片。为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种纳米纤维的制备方法，包含以下步骤：配制待制备的纳米纤维的前驱体溶液；电纺所述待制备的纳米纤维的前驱体溶液生成所述前驱体的纤维；稳定化处理所述前驱体的纤维；碳化处理所述经过稳定化处理的前驱体的纤维，得到所述纳米纤维。本专利技术还提供了一种纳米纤维的制备方法，应用于氮化硼纳米纤维，包含以下步骤：配制聚丙烯腈溶液；电纺所述聚丙烯腈溶液生成所述聚丙烯腈的纤维；其中，所述聚丙烯腈为所述氮化硼纳米纤维的前驱体；稳定化处理所述聚丙烯腈的纤维；将所述经过稳定化处理的聚丙烯腈的纤维浸泡在氧化硼溶液中；碳化处理所述经过氧化硼溶液浸泡过的聚丙烯腈的纤维，得到所述氮化硼纳米纤维。本专利技术中涉及的一种纳米纤维的制备方法，通过将纳米纤维的前驱体经过电纺技术制备出前驱体的纤维，之后再将该前驱体的纤维经过稳定化处理和碳化处理后得到最终的纳米纤维；电纺制备纤维具有设备简单、操作容易以及高效等优点，它是目前能直接、连续制备纳米纤维的有效方法；由于稳定化处理能够使得前驱体的纤维之间发生交联，使其内层纤维得到保护并且支撑前驱体的纤维，进而使其能够在下一步的高温碳化处理中保持形状不变，然后在经过碳化处理将前驱体的纤维中残留的碳彻底燃烧分解，最终得到所需的具有高热导率的纳米纤维；本专利技术还涉及一种纳米纤维的制备方法，用于制备氮化硼纳米纤维，在该方法中，前驱体为聚丙烯腈，该方法要在电纺制备出聚丙烯腈的纤维之后，在稳定化该聚丙烯腈的纤维之前，将该聚丙烯腈的纤维浸泡在氮化硼溶液中，使氮化硼渗入聚丙烯腈的纤维之中，为后续得到氮化硼纳米纤维做好准备；经过本专利技术中的方法制备出的这种高热导率的纳米纤维材料和氮化硅纳米纤维材料与现有技术中的多孔聚合物纤维材料相比，有较高的散热性，能够被用于对散热要求更高的处理器芯片。优选地，若所述待制备的纳米纤维为碳纳米纤维，则在所述配制待制备的纳米纤维的前驱体溶液的步骤中，通过加热并搅拌获得均匀的所述前驱体溶液；若所述待制备的纳米纤维为碳化硅纳米纤维，则在所述配制待制备的纳米纤维的前驱体溶液的步骤中，通过加热并超声获得均匀的所述前驱体溶液。本实施方式中，在电纺生成前驱体的纤维之前，需要制备均匀的前驱体溶液，在制备均匀的前驱体溶液的过程中，待制备的纳米纤维不同，对待制备的纳米纤维的前驱体溶液的处理方式也不同；如果待制备的纳米纤维为碳纳米纤维，在配制好前驱体溶液后，要加热并搅拌该前驱体溶液使其混合均匀，其中，加热温度在100摄氏度左右，搅拌时间在10～12分钟；如果待制备的纳米纤维为碳化硅纳米纤维，在配制好前驱体溶液后，要加热并超声该前驱体溶液使其混合均匀，本实施方式中是将该前驱体溶液置于30摄氏度左右的水浴池中超声5小时左右。优选地，若所述待制备的纳米纤维为碳纳米纤维，则在所述稳定化处理所述前驱体的纤维的步骤中，通过在氧气环境中热处理所述前驱体的纤维使其稳定；具体是先在氧气环境下，以3～3.5摄氏度每分钟的加热速度将所述前驱体的纤维加热到300～302摄氏度，再将所述前驱体的纤维在300～302摄氏度下保持29～31分钟；若所述待制备的纳米纤维为碳化硅纳米纤维，则在所述稳定化处理所述前驱体的纤维的步骤中，通过在大气环境中固化所述前驱体的纤维使其稳定；具体是将所述前驱体的纤维在大气环境中微波处理8～8.5小时。本实施方式中，待制备的纳米纤维不同，对前驱体的纤维稳定化处理的方式也不同，如果待制备的纳米纤维为碳纳米纤维，需要将前驱体的纤维放在高温炉进行高温分解，高温炉内有氧气环境，然后以3～3.5摄氏度每分钟(优选3摄氏度每分钟)的加热速度将前驱体的纤维加热到300～302摄氏度(优选300摄氏度)保持29～31分钟(优选30分钟)；如果待制备的纳米纤维为碳化硅纳米纤维，则是将前驱体的纤维在大气中微波处理8～8.5小时(优选8小时)使其固化以增强其机械性能，同时在前驱体的纤维表面生成一层氧化层(该氧化层可能是二氧化硅)，另外，在本实施方式中，上述微波优选低功率微波。在上述稳定化处理的过程中，前驱体的纤维之间发生交联使得内层纤维得到保护并且支撑前驱体的纤维，使其能够在下一步的高温碳化处理中保持形状不变。优选地，若所述待制备的纳米纤维为碳纳米纤维，则在所述碳化处理所述经过稳定化处理的前驱体的纤维的步骤中，通过先将所述经过稳定化处理的前驱体的纤维以5～5.3摄氏度每分钟的速度加热至600～605摄氏度，再以20～22摄氏度每分钟的速度加热至1000～1005摄氏度并保持1小时使其碳化；若所述待制备的纳米纤维为碳化硅纳米纤维，则在所述碳化处理所述经过稳定化处理的前驱体的纤维的步骤中，通过将所述经过稳定化处理的前驱体的纤维置于1100～1105摄氏度的氮气环境中处理2～2.1小时使其碳化。在本实施方式中，无论待制备的纳米纤维是何种纤维，在稳定化处理后都需要经过碳化处理的过程，目的是为了提高纳米纤维的热传导性能和机械能。优选地，若所述待制备的纳米纤维为碳纳米纤维，则所述前驱体为聚丙烯腈；若所述待制备的纳米纤维为碳化硅纳米纤维，则所述前驱体为聚碳硅烷。在本实施方式中，使用聚丙烯腈作为碳纳米纤维的前驱体，且聚丙烯腈的分子量优选150000克每摩尔，质量分数优选10～14％；使用聚碳硅烷作为碳化硅纳米纤维的前驱体，且聚碳硅烷的分子量优选800克每摩尔，质量分数优选66％，剩余部分为溶剂，由四氢呋喃和二甲基甲酰胺组成。优选地，在所述电纺聚丙烯腈溶液生成所述聚丙烯腈的纤维的步骤之前，通过在室温下电磁搅拌所述聚丙烯腈溶液本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纳米纤维的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：配制待制备的纳米纤维的前驱体溶液；电纺所述前驱体溶液生成所述前驱体的纤维；稳定化处理所述前驱体的纤维；碳化处理所述经过稳定化处理的前驱体的纤维，得到所述纳米纤维。

【技术特征摘要】
2013.12.21 CN 20131071458061.一种纳米纤维的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：
配制待制备的纳米纤维的前驱体溶液；
电纺所述前驱体溶液生成所述前驱体的纤维；
稳定化处理所述前驱体的纤维；
碳化处理所述经过稳定化处理的前驱体的纤维，得到所述纳米纤维。
2.根据权利要求1所述的纳米纤维的制备方法，其特征在于，若所述
待制备的纳米纤维为碳纳米纤维，则在所述配制待制备的纳米纤维的前驱体
溶液的步骤中，通过加热并搅拌获得均匀的所述前驱体溶液；
若所述待制备的纳米纤维为碳化硅纳米纤维，则在所述配制待制备的纳
米纤维的前驱体溶液的步骤中，通过加热并超声获得均匀的所述前驱体溶
液。
3.根据权利要求1所述的纳米纤维的制备方法，其特征在于，
若所述待制备的纳米纤维为碳化硅纳米纤维，则在所述稳定化处理所述
前驱体的纤维的步骤中，通过在氧气环境中热处理所述前驱体的纤维使其稳
定；
若所述待制备的纳米纤维为碳化硅纳米纤维，则在所述稳定化处理所述
前驱体的纤维的步骤中，通过在大气环境中固化所述前驱体的纤维使其稳
定。
4.根据权利要求3所述的纳米纤维的制备方法，其特征在于，
在所述氧气环境中热处理所述前驱体的纤维的步骤中，包含以下子步
骤：
在氧气环境下，以3～3.5摄氏度每分钟的加热速度将所述前驱体的纤维

\t加热到300～302摄氏度；
将所述前驱体的纤维在300～302摄氏度下保持29～31分钟；
在所述大气环境中固化所述前驱体的纤维的步骤中，包含以下子步骤：
将所述前驱体的纤维在大气环境中微波处理8～8.5小时。
5.根据权利要求1所述的纳米纤维的制备方法，其特征在于，
若所述待制备的纳米纤维为碳化硅纳米纤维，则在所述碳化处理所述经
过稳定化处理的前驱体的纤维的步骤中，通过先将所述经过稳定化处理的前
驱体的纤维以5～5.3摄氏度每分钟的速度加...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘建影，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：上海;31