散热涂层及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种散热涂层及其制备方法，其中散热涂层的组成物包括：黏结剂和散热填料，所述散热填料是一种具有金属内核而且具有高表面面积的多孔性氧化物或氢氧化物外壳的金属粒子，本发明专利技术散热涂层可应用于例如但不限于灯丝、散热鳍片、外壳和握把这些装置的表面，所述装置的材质可以是塑料、陶瓷、金属及其复合材料；本发明专利技术散热涂层能够通过热对流和热传导的方式，提高所述装置的散热率。

Heat dissipation coating and its preparation method

The invention provides a heat dissipation coating and a preparation method in which the composition of the heat dissipation coating consists of a bonding agent and a heat dissipation filler, which is a metal particle with a metal core and a porous oxide or a hydroxide case with a high surface area. The material of the device can be made of plastic, ceramic, metal and composite material. The heat dissipation coating can improve the heat dissipation rate of the device by heat convection and heat conduction.

【技术实现步骤摘要】
散热涂层及其制备方法
本专利技术涉及一种散热材料，特别是使用一种具有金属内核而且具有高表面面积的多孔性氧化物或氢氧化物外壳的金属粒子作为散热填料的散热涂层及其制备方法。
技术介绍
电子装置在运作时会产生热，这是因为电流通过电路的阻抗而产生的热，例如电流通过电阻而发热；随着电子装置的功率不断提高，以及电子装置的体积愈来愈小，所产生的热也愈来愈大，众所周知热会对电子装置造成不良的影响并且产生许多问题，例如严重损害电子装置的安全性、效能和可靠度。目前已知的散热方式可以依据热的传播方式区分为三种，分别是热传导(Conduction)、热对流(Convention)和热辐射(Radiation)。其中热传导是通过物质的分子中的晶格的振动，或通过自由电子的运输，使热量从物体的高温部位向低温部位传递的过程，其中又以固体物质和固体物质之间的热传导现象最为明显，金属具有所有固体物质中最好的热传导效果。由于热量会改变流体的密度，吸收热量的流体会因为密度变低而上升，使得附近密度较高的流体移动过来填补，这种通过流体的流动而传播热量的现象即为热对流，因此，热对流主要是通过流体(包括液体和气体)的分子的移动实现热量的传播。热辐射是以电磁波的形式传播热量，而且不需要通过任何的物质就可以进行热量的传播，因此在真空环境也能通过热辐射进行热量的传播。为了避免过多的热量对电子装置的零件造成损害，以及不影响电子装置的效能，散热涂层成为提高散热率的有效的方法，已公开的专利例如美国专利US20070249755A1“ThermallyConductiveComposition”以及中国专利CN102181212A“一种散热材料及其制备方法”提出了用于涂布在散热鳍片的高效能热传导材料或是高效的红外线辐射粉末，上述二件已公开的专利技术主要是通过热传导和热辐射的方式进行散热，并且通过所述的材料提高冷却或散热的能力。例如其中的中国专利CN102181212A公开的一种散热材料，其中含有远红外发射率大于0.80或导热系数大于5W/m.K的混合材料。关于热对流的散热方式，增加热源和流体接触的散热面积可以有效提高热对流的散热效果，已知通过热对流方式进行散热的方式主要是使用金属制的鳍片或是框架结构，增加热源和流体接触的散热面积，例如已公开的欧盟专利EP0559092A1“Metalfoamheatdissipator”，公开了一种可以和散热器组成作为散热鳍片的金属框架，其中金属框架被直接贴附在金属制的散热器的表面，但是这种设计因为接触面存在微小的空间和使用了低导热系数的黏胶，而会有较大的接触热阻介于金属散热器和金属框架的接触面；已公开的中国专利CN102368482A“多孔金属结构的高效散热器”，同样公开了一种将金属框架和散热器整合在一起的技术，但在实务上如何整合并且确保其完整性，在实务上仍是一项挑战。在较早由本专利技术申请人提出的专利技术专利申请案(AMP07668&AMP07583)之中，提出了使用一种含有石墨烯(graphene)和六方氮化硼(hBN，hexagonBoronNitride)的墨水涂布于热源的表面，用以提高散热率的技术。在上述的二件专利技术专利中，薄片状的石墨烯和六方氮化硼可视为一种围绕在热源之外的微小鳍片，用以增加热源的表面积，而这种涂布于热源的表面含有石墨烯和六方氮化硼的墨水，可以显著地提高热对流的散热率。利用水热法(hydrothermalmethod)或是酸蚀法(acid-eching)在铝粉的表面合成一种多孔性且具有高表面面积的氧化铝(Al2o3)的核壳结构的方法已被提出“ChemCatChem,6(2014)2642”，“Cent.Eur.J.Phys,8(2010)1015”。但是这种核壳结构应用于散热仍存在一些问题，例如利用水热法合成一种在金属粒子的表面具有多孔性氧化物的核壳结构，需要在高于水的沸点的温度条件下在高压釜(autoclave)中反应生成，而这种利用水热法制成的金属粒子具有厚的金属氧化层，会导致较差的导热性。采用酸蚀法合成的方式，硝酸的使用将会产生大量的有毒溶剂，并且会对环境造成污染。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于提供一种散热涂层及其制备方法，特别是使用一种具有金属内核而且具有高表面面积的多孔性氧化物或氢氧化物外壳的金属粒子作为散热填料的散热涂层，具有散热率佳而且制备方法简单、环保和快速的优点。在本专利技术散热涂层的一实施例，包括：散热填料和黏结剂，其中散热填料是一种具有金属内核而且具有高表面面积的多孔性氧化物或氢氧化物外壳的金属粒子，其中多孔性外壳的平均孔径小于500纳米(nm)。在本专利技术的一实施例，其中散热填料是表面具有多孔性氧化物或氢氧化物的铝金属粒子。在本专利技术的一实施例，其中散热填料的金属内核的平均粒径介于0.1-200微米(μm)。在本专利技术的一实施例，其中散热填料的金属内核是铝(Al)、铟(In)、锡(Sn)、锌(Zn)、铜(Cu)、银(Ag)、钴(Co)、镍(Ni)、锑(Sb)、铋(Bi)、铁(Fe)、锰(Mn)、铬(Cr)、钼(Mo)、钨(W)、钒(V)、钛(Ti)、锆(Zr)、镁(Mg)和钙(Ca)其中的任一种。在本专利技术的一实施例，较佳地其中散热填料的金属内核是铝(Al)。在本专利技术的一实施例，其中黏结剂可以是热塑性树脂(Thermoplasticresin)、硅胶(siliconeresin)、甲基丙烯酸树脂((meth)acrylicresin)、聚氨酯树脂胶(urethaneresin)和环氧树脂(epoxyresin)其中的任一种。在本专利技术的一实施例，其中散热涂层进一步地还包括：陶瓷、金属氧化物和金属氢氧化物其中的任一种填料，与本专利技术的散热填料共同使用。为了提高应用于散热涂层的散热填料的表面面积，在此、本专利技术公开了一种简单、环保和快速的散热填料制备方法，可以在相对温升的条件下以水浴法制备一种具有金属内核而且具有高表面面积的多孔性氧化物或氢氧化物外壳的散热填料。本专利技术的制备方法还包括使用所述的散热填料制备散热涂层的方法。本专利技术散热涂层的制备方法的一实施例包括：将金属粉末以水浴法(waterbath)合成一种具有金属内核而且具有多孔性氧化物或氢氧化物外壳的金属粒子作为散热填料；以及将散热填料和黏结剂均匀混合成所述的散热涂层。本专利技术制备方法的一实施例，其中水浴法的反应温度为摄氏20-100度(20-100℃)。本专利技术制备方法的一实施例，其中水浴法的反应温度较佳地是摄氏50-100度(50-100℃)。在本专利技术制备方法的一实施例，其中进一步包括：水洗的步骤，用以清洗水浴法合成的散热填料；以及干燥的步骤，用以移除清洗完成的散热填料的水分。在本专利技术制备方法的一实施例，其中进一步包括：将包含散热填料和黏结剂的散热涂层与溶剂均匀混合的步骤。有关本专利技术的其它功效及实施例的详细内容，配合图式说明如下。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。图1，为本专利技术散热涂层的微结构示意本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种散热涂层，其特征在于，包括：散热填料和黏结剂，该散热填料采用水浴法合成的一种核壳结构，该散热填料包含：微粒状的金属中心部，和形成于该金属中心部的表面的多孔性氧化物外壳，其中该金属中心部构成该散热填料的金属内核，该多孔性外壳的平均孔径小于500纳米。

【技术特征摘要】
1.一种散热涂层，其特征在于，包括：散热填料和黏结剂，该散热填料采用水浴法合成的一种核壳结构，该散热填料包含：微粒状的金属中心部，和形成于该金属中心部的表面的多孔性氧化物外壳，其中该金属中心部构成该散热填料的金属内核，该多孔性外壳的平均孔径小于500纳米。2.如权利要求1所述的散热涂层，其特征在于，该散热填料的该金属内核的平均粒径介于0.1-200微米。3.如权利要求1所述的散热涂层，其特征在于，该散热填料的该金属内核是铝、铟、锡、锌、铜、银、钴、镍、锑、铋、铁、锰、铬、钼、钨、钒、钛、锆、镁和钙其中的任一种。4.如权利要求1所述的散热涂层，其特征在于，更包含：陶瓷、金属氧化物和金属氢氧化物其中的任一种填料。5.如权利要求1所述的散热涂层，其特征在于，该黏结剂可以是热塑性树脂、硅胶、甲基丙烯酸树脂、聚氨酯树脂胶和环氧树脂其中的任一种。6.如权利要求1所述的散热涂层，其特征在于，该外壳包括陶瓷和金属氢氧化物其中的任一种。7.如权利要求1所述的散热涂层，其特征在于，该水浴法的反应温度为摄氏20-100度。8.如权利要求1所述的散热涂层，其特征在于，该水浴法的反应温度为摄氏50-100度。9.一种散热涂层的制备方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：赖中平，张国兴，陈家庆，柯文傑，
申请(专利权)人：BGT材料有限公司，
类型：发明
国别省市：英国,GB