金刚石/石墨烯复合导热膜和散热系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种金刚石/石墨烯复合导热膜，包括微米晶金刚石薄膜以及设置在微米晶金刚石薄膜表面的石墨烯层。金刚石/石墨烯复合导热膜中金刚石与石墨烯结合力较强，且金刚石和石墨烯之间具有较低的界面热阻，形成的金刚石/石墨烯复合导热膜具有高效的导热性能。本实用新型专利技术还提供了一种散热系统。散热系统包括发热元件、散热器以及导热膜，所述导热膜包括上述所述的金刚石/石墨烯复合导热膜，所述导热膜贴置于所述发热元件与所述散热器之间，以使所述发热元件通过所述导热膜将热量传递至所述散热器来进行散热。所述导热膜可独立于发热元件与散热器件单独存在，可拾取及贴放，因此易于工业化生产和使用，同时散热性能优良。

Diamond / graphene composite thermal conductive film and heat dissipation system

The utility model provides a diamond/graphene composite thermal conductive film, which comprises a micron crystal diamond film and a graphene layer arranged on the surface of the micron crystal diamond film. The diamond/graphene composite thermal conductive film has a strong bond between diamond and graphene, and a low interfacial thermal resistance between diamond and graphene. The diamond/graphene composite thermal conductive film has a high thermal conductivity. The utility model also provides a heat dissipation system. The radiation system comprises a heating element, a radiator and a heat conducting film comprising the diamond/graphene composite heat conducting film described above, which is pasted between the heating element and the radiator so that the heating element transfers heat to the radiator through the heat conducting film for heat dissipation. The heat conducting film can exist independently of the heating element and the heat dissipating device, can be picked up and placed, so it is easy to be industrialized production and use, and has excellent heat dissipating performance.

【技术实现步骤摘要】
金刚石/石墨烯复合导热膜和散热系统
本技术涉及导热膜领域，具体涉及一种金刚石/石墨烯复合导热膜和散热系统。
技术介绍
目前，金刚石热沉片和基于石墨烯的复合材料已经在高端大功率器件的热管理领域得到一定应用，但是为了进一步提高材料的导热性能，结合金刚石和石墨烯分别在纵向和横向导热系数较高的优势成为研究热点。如专利技术专利CN201510406256.7中公开了“一种超高定向导热碳基复合材料的制备方法”，通过将天然或人工合成金刚石表面进行精密抛光、清洗，达到原子级平整；随后将依托于聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)衬底的石墨烯直接平铺于金刚石表面获得高定向导热复合材料。但该专利中是将依托于PMMA衬底的石墨烯转移到金刚石上，获得的石墨烯和金刚石之间结合力低，界面结合较差，界面热阻较高，制备工艺复杂。因此，有必要提供一种新型的金刚石/石墨烯复合导热膜。
技术实现思路
为解决上述问题，本技术提供了一种金刚石/石墨烯复合导热膜，在微米晶金刚石薄膜表面设置石墨烯层，所述微米晶金刚石薄膜和所述石墨烯层的结合力较强且所述金刚石/石墨烯复合导热膜的散热性能较好。本技术提供了一种金刚石/石墨烯复合导热膜，包括微米晶金刚石薄膜以及设置在所述微米晶金刚石薄膜表面的石墨烯层。其中，所述石墨烯层包括单层石墨烯或多层石墨烯。其中，所述石墨烯层的厚度为1-60个原子厚度。其中，所述石墨烯层包括平铺在所述微米晶金刚石薄膜表面的单层石墨烯。其中，所述石墨烯层进一步包括垂直生长于所述单层石墨烯上的垂直石墨烯。其中，所述垂直石墨烯呈阵列排布。其中，所述微米晶金刚石薄膜的厚度为200μm-2mm。其中，所述微米晶金刚石中的晶粒尺寸为1μm-10μm。其中，所述金刚石/石墨烯复合导热膜还包括过渡金属层，所述过渡金属层位于所述微米晶金刚石薄膜的远离所述石墨烯层的一侧。本技术提供的金刚石/石墨烯复合导热膜，金刚石与石墨烯结合力较强，形成了优异的导热结构，石墨烯有利于在平面二维结构方向的高热导率，金刚石有利于在垂直平面方向的纵向高热导率，金刚石和石墨烯之间具有较低的界面热阻，复合膜结构整体具有高效的导热性能。本技术还提供了一种散热系统，包括发热元件、散热器以及导热膜，所述导热膜包括上述所述的金刚石/石墨烯复合导热膜，所述导热膜贴置于所述发热元件与所述散热器之间，以使所述发热元件通过所述导热膜将热量传递至所述散热器来进行散热。本技术提供的散热系统包括导热膜，所述导热膜可独立于发热元件与散热器件单独存在，可拾取及贴放，因此易于工业化生产和使用，同时散热性能优良。附图说明图1为本技术一实施方式提供的金刚石/石墨烯复合导热膜的结构示意图；图2为本技术另一实施方式提供的金刚石/石墨烯复合导热膜的结构示意图。具体实施方式以下所述是本技术的优选实施方式，应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本技术的保护范围。如图1所示，本技术实施方式第一方面提供了一种金刚石/石墨烯复合导热膜，包括微米晶金刚石薄膜1以及设置在所述微米晶金刚石薄膜表面的石墨烯层2。本技术实施方式中，所述微米晶金刚石中的晶粒为微米级。可选地，所述微米晶金刚石中的晶粒尺寸为1μm-10μm。可选地，所述微米晶金刚石薄膜的厚度为200μm-2mm。可选地，所述微米晶金刚石薄膜可为直径为20-50cm的圆片。进一步可选地，所述微米晶金刚石薄膜为直径为25.4cm的圆片。本技术中，在微米晶金刚石薄膜表面设置石墨烯层，由于金刚石膜具有高质量的微米晶结构，相比纳米晶金刚石膜，微米晶金刚石薄膜具有较高的导热系数。此外，本技术实施方式中的微米晶金刚石薄膜的尺寸较大，可以满足大功率电子器件中对于大面积金刚石/石墨烯复合导热膜的需求。本技术实施方式中，所述石墨烯层包括单层石墨烯或多层石墨烯。可选地，所述石墨烯层的厚度为1-60个原子厚度。如图2所示，进一步可选地，所述石墨烯层包括平铺在所述微米晶金刚石薄膜1表面的单层石墨烯21。所述单层石墨烯即为一个碳原子厚度的二维网状薄膜。所述单层石墨烯平铺在所述微米晶金刚石薄膜表面即为所述单层石墨烯的延伸方向与所述微米晶金刚石薄膜表面平行。进一步可选地，所述石墨烯层进一步包括垂直生长于所述单层石墨烯21上的垂直石墨烯22。即所述垂直石墨烯垂直生长于所述微米晶金刚石薄膜表面。由于垂直石墨烯具有非常高的比表面积，可以提高复合膜表面的有效散热面积。进一步可选地，所述垂直石墨烯呈阵列排布。进一步可选地，所述垂直石墨烯的厚度为1-60个原子厚度。进一步可选地，所述石墨烯层包括平铺在所述微米晶金刚石薄膜表面的多层石墨烯以及垂直生长于所述多层石墨烯上的垂直石墨烯。本技术实施方式中，所述石墨烯层是以所述微米晶金刚石薄膜为基底经形核和生长得到。本技术实施方式中，所述金刚石/石墨烯复合导热膜还包括过渡金属层，所述过渡金属层位于所述微米晶金刚石薄膜的远离石墨烯层的一侧。可选地，所述所述金刚石/石墨烯复合导热膜依次包括过渡金属层、微米晶金刚石薄膜和石墨烯层，所述过渡金属层位于所述微米晶金刚石薄膜的底部。本技术实施例方式第一方面提供的金刚石/石墨烯复合导热膜，微米晶金刚石与石墨烯结合力较强，形成了优异的导热结构，石墨烯有利于提高在平面二维结构方向的高热导率，金刚石有利于提高在垂直平面方向的纵向高热导率，且金刚石和石墨烯之间具有较低的界面热阻，复合膜结构整体具有高效的导热性能。本技术实施方式第二方面提供了一种金刚石/石墨烯复合导热膜的制备方法，包括：S01，提供基底，在所述基底表面沉积微米晶金刚石薄膜；S02，腐蚀去除所述基底，得到自支撑的微米晶金刚石薄膜；其中，所述自支撑的微米晶金刚石薄膜包括一待形核表面，所述待形核表面为腐蚀前所述微米晶金刚石薄膜与所述基底的接触面；S03，在所述待形核表面上沉积过渡金属层，将沉积有过渡金属层的自支撑的微米晶金刚石薄膜置于热丝气相沉积室腔体中进行快速退火处理，得到所述金刚石/石墨烯复合导热膜，所述退火温度为800-1100℃，所述退火时间为1-5min。S01中，所述基底包括单晶硅或者金属衬底如钼，铜，铁等。可选地，所述基底为单晶硅基底。可选地，在制备微米晶金刚石薄膜之前，先对单晶硅基底进行预处理，所述预处理操作包括：将单晶硅基底置入NH4OH/H2O2/去离子水(体积比为1:1:5)混合溶液中，加热到70℃-80℃反应1-2小时，将硅片冲洗干净，然后将硅片依次放入丙酮溶液中超声清洗10-30分钟，去离子水中超声清洗10-30分钟和以及酒精溶液中超声清洗10-30分钟。本技术实施方式中，在制备所述微米晶金刚石薄膜之前，对所述基底进行加强形核处理工艺以提高金刚石的形核密度，所述形核处理工艺包括将所述基底置于金刚石粉悬浮液中进行超声处理或将所述基底置于气相沉积室中进行偏压加强形核处理。具体地，将所述基底置于金刚石粉悬浮液中进行超声处理的操作包括：将基底置于纳米金刚石粉悬浮液中超声处理1-3小时。可选地，所述纳米金刚石粉悬浮液的中纳米金刚石粉的平均粒径为5nm。可选地，所述纳米金刚石粉悬浮液的Zeta电位约为±50mV本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种金刚石/石墨烯复合导热膜，其特征在于，包括微米晶金刚石薄膜以及设置在所述微米晶金刚石薄膜表面的石墨烯层，所述石墨烯层包括平铺在所述微米晶金刚石薄膜表面的单层或多层石墨烯以及垂直生长于所述单层或多层石墨烯上的垂直石墨烯。

【技术特征摘要】
1.一种金刚石/石墨烯复合导热膜，其特征在于，包括微米晶金刚石薄膜以及设置在所述微米晶金刚石薄膜表面的石墨烯层，所述石墨烯层包括平铺在所述微米晶金刚石薄膜表面的单层或多层石墨烯以及垂直生长于所述单层或多层石墨烯上的垂直石墨烯。2.如权利要求1所述的金刚石/石墨烯复合导热膜，其特征在于，所述石墨烯层的厚度为1-60个原子厚度。3.如权利要求1所述的金刚石/石墨烯复合导热膜，其特征在于，所述垂直石墨烯呈阵列排布。4.如权利要求1所述的金刚石/石墨烯复合导热膜，其特征在于，所述微米晶金刚石薄膜的厚度为200μm-2mm...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨扬，唐永炳，谷继腾，
申请(专利权)人：深圳先进技术研究院，
类型：新型
国别省市：广东,44