一种石墨铝基复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术实施例公开了一种石墨铝基复合材料的制备方法，所述方法包括：对石墨膜进行构型，得到构型参数；基于构型参数对所述石墨膜进行穿孔处理，得到与所述构型参数匹配的具有穿孔结构的石墨膜；将与所述构型参数匹配的具有穿孔结构的石墨膜与铝基体混合后进行烧结处理，使铝基体能够至少贯穿所述穿孔结构，得到石墨铝基复合材料。本发明专利技术实施例还公开了一种石墨铝基复合材料。

A Graphite-Aluminum Matrix Composite and Its Preparation Method

The embodiment of the invention discloses a preparation method of Graphite-Aluminium matrix composite material, which includes: configuring the graphite film to obtain the configuration parameters; perforating the graphite film based on the configuration parameters to obtain the graphite film with the perforated structure matching with the configuration parameters; mixing the graphite film with the aluminium matrix with the graphite film with the perforated structure matching with the configuration parameters. After bonding, the aluminium matrix is sintered so that the aluminium matrix can penetrate at least through the perforated structure, and the Graphite-Aluminium matrix composite material is obtained. The embodiment of the present invention also discloses a Graphite-Aluminium matrix composite material.

【技术实现步骤摘要】
一种石墨铝基复合材料及其制备方法
本专利技术涉及金属基复合材料及其制备
，尤其涉及一种石墨铝基复合材料及其制备方法。
技术介绍
随着电子工业的不断发展，电子器件不断向小型化、集成化、高功率化和轻量化方向发展，这使得其热密度不断增加，散热空间不断减小，散热成为该领域的核心问题。因此，迫切需要发展具有高导热、低热膨胀系数、轻质的热管理材料。而金属基复合材料是能集高导热、低热膨胀、低密度等优异性能于一身的热管理材料，比如，石墨/金属复合材料，由于具有超高热导率、低热膨胀、轻质和良好的加工性能，是一种极具竞争力和发展前景的热管理材料。所述石墨/金属复合材料具有严重的各向异性，比如，石墨膜/铝层状复合材料的面内热导率可高达380-940W/mK，而厚度方向的热导率却很低，仅29-7W/mK)。也就是说，这种材料是理想的二维散热材料，它能够使得热量沿着二维方向快速扩散，实现均热和散热的目的。但是，很多热管理场合需要材料不仅在面内方向具有高导热性能，厚度方向也应具有较高的热导率。因此，如何使石墨/金属复合材料不仅在面内方向具有高导热性能，而且还能在厚度方向也应具有较高的热导率成为亟待解决的问题。
技术实现思路
为解决现有存在的技术问题，本专利技术实施例提供了一种石墨铝基复合材料及其制备方法，能至少解决现有技术中存在的上述问题。本专利技术实施例的技术方案是这样实现的：本专利技术实施例第一方面提供了一种石墨铝基复合材料的制备方法，包括：对石墨膜进行构型，得到构型参数；基于构型参数对所述石墨膜进行穿孔处理，得到与所述构型参数匹配的具有穿孔结构的石墨膜；将与所述构型参数匹配的具有穿孔结构的石墨膜与铝基体混合后进行烧结处理，使铝基体能够至少贯穿所述穿孔结构，得到石墨铝基复合材料。上述方案中，所述石墨膜为人工合成石墨膜或石墨烯膜；和/或，所述铝基体为铝或铝合金；和/或，所述铝基体为以下为形状中的至少一种：箔片状，板状，粉状。上述方案中，所述构型参数包括以下参数中的至少一种：穿孔尺寸、穿孔率和穿孔的排列方式。上述方案中，所述穿孔率大于0，小于等于80％；或者，所述穿孔率为1％-40％。上述方案中，所述穿孔的排列方式为以下方式中的至少一种：长方形排布、多边形排布、面心排布。上述方案中，穿孔尺寸为200μm-6mm。上述方案中，所述石墨铝基复合材料中石墨膜的体积含量为11-70％。上述方案中，所述烧结处理，包括：在温度为645-660℃，和/或，压力为20-45MPa，和/或，烧结时间为60-100min的条件下进行烧结处理。上述方案中，所述将与所述构型参数匹配的具有穿孔结构的石墨膜与铝基体混合后进行烧结处理之前，所述方法还包括：利用丙酮对具有穿孔结构的石墨膜进行清洗。本专利技术实施例第二方面提供了一种石墨铝基复合材料，所述石墨铝基复合材料为以上任一方法所制备得到的石墨铝基复合材料。本专利技术实施例所述的石墨铝基复合材料及其制备方法，与连续层状构型相比，能够利用穿孔结构，在石墨膜的厚度方向引入铝通道，因此，能够使厚度方向的热导率获得提高，而对于面内方向，石墨膜仍然具有高取向度，即面内热导率保持有较高的水平。而且，由于穿孔尺寸(也即孔径)和穿孔率等参数可以在较为宽广的范围内调控，所述，能够使得到的石墨铝基复合材料的性能在较大的范围内调控，满足不同热管理场合的不同需求。附图说明图1为本专利技术实施例石墨铝基复合材料的制备方法的流程图；图2为本专利技术实施例石墨膜构型设计方案示意图；图3为本专利技术实施例复合材料在一具体示例中的制备流程示意图；图4为本专利技术实施例石墨铝基复合材料的微观结构图。具体实施方式复合材料一大特点就是具有可设计性，但对于石墨/铝复合材料而言，却很少关于通过控制石墨的形状、分布和连续性等来调控其性能的报道。但事实上，石墨的这些构型参数对于复合材料的性能有很大的影响，例如，从连续层状构型到非连续层状构型，石墨在面内方向的连续性降低，而铝在厚度方向的连续性增加，这就使得材料面内和厚向的热导率发生改变。实际应用中，很多热管理场合需要根据实际情况对所使用热管理材料的性能进行设计和调控，因此，有必要寻求有效的方法来对石墨/金属复合材料进行调控和设计，使厚向热导率获得提升，以改善其各向异性，同时，形成石墨/金属复合材料性能设计和调控手段，以满足不同热管理场合的不同需求。因此，为了解决上述问题，本专利技术实施例提供了一种石墨铝基复合材料及其制备方法。这里，为了能够更加详尽地了解本专利技术的特点与
技术实现思路
，下面结合附图对本专利技术的实现进行详细阐述，所附附图仅供参考说明之用，并非用来限定本专利技术。本实施例提供了一种石墨铝基复合材料的制备方法，具体地，本实施例提供了一种高导热石墨/铝复合材料的构型设计方案及其制备方法，该方法简单可控，参数变化范围广，行之有效，所制备的复合材料性能优异，且可以在很宽的范围调控，进而能够适应不同热管理场合对材料的性能的需求，是理想的热管理材料。具体地，图1为本专利技术实施例石墨铝基复合材料的制备方法的实现流程示意图，如图1所示，所述方法包括：步骤101：对石墨膜进行构型，得到构型参数；具体地，对石墨膜构型设计，如图2所示，首先设计如何对石墨膜进行穿孔处理，比如，在石墨膜上设计一些满足构型参数的穿孔。这里，所述构型参数可调控，即可根据实际需求而调控，比如，实际应用中，可根据理论模型，按照实际性能需求，对构型参数进行设计；进一步地，所述构型参数包括以下参数中的至少一种：穿孔尺寸，穿孔率和穿孔的排列方式。步骤102：基于构型参数对所述石墨膜进行穿孔处理，得到与所述构型参数匹配的具有穿孔结构的石墨膜；具体地，石墨膜构型处理，比如，如图2所示，按照设计好的穿孔尺寸(也即孔径)、穿孔率和穿孔的排列方式等构型参数，利用穿孔机对石墨膜进行穿孔处理，得到具有穿孔结构的石墨膜。这里，在实际应用中，步骤102之后，可使用丙酮对构型处理后的具有穿孔结构的石墨膜进行清洗，烘干后备用。步骤103：将与所述构型参数匹配的具有穿孔结构的石墨膜与铝基体混合后进行烧结处理，使铝基体能够至少贯穿所述穿孔结构，得到石墨铝基复合材料。具体地，复合材料制备，将构型处理后的具有穿孔结构的石墨膜与铝基体按照一定的体积含量混合后置于模具中，进行烧结处理；这里，由于石墨膜中具有穿孔结构，所以，在烧结过程中，铝基体能至少贯穿所述穿孔结构，进而得到石墨铝基复合材料。在一具体示例中，如图3所示，将铝基体置于具有穿孔结构的石墨膜的上、下表面，这里，实际应用中，可以根据性能需求对石墨膜与铝基体的排布进行调整；进一步地，将排布后的具有穿孔结构的石墨膜与铝基体置于模具中，进行烧结处理，在烧结处理的过程中，铝基体会渗入所述石墨膜中，且穿孔结构中会贯穿铝基体，如此，得到石墨铝基复合材料。本实施例中，所述烧结处理的过程中的真空热压温度高于铝基体的熔点温度；比如，在一具体示例中，所述烧结处理，包括：在温度为645-660℃，和/或，压力为20-45MPa，和/或，烧结时间为60-100min的条件下进行真空热压烧结处理。在一具体示例中，所述石墨膜可以是人工合成石墨膜，也可以是石墨烯膜。在另一具体示例中，所述铝基体指的是铝或者是铝及其合金，进一步地，所述铝基体为以下为形状中的至少一种：箔片状，板状，粉状。在一具体示例中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种石墨铝基复合材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括：对石墨膜进行构型，得到构型参数；基于构型参数对所述石墨膜进行穿孔处理，得到与所述构型参数匹配的具有穿孔结构的石墨膜；将与所述构型参数匹配的具有穿孔结构的石墨膜与铝基体混合后进行烧结处理，使铝基体能够至少贯穿所述穿孔结构，得到石墨铝基复合材料。

【技术特征摘要】
1.一种石墨铝基复合材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括：对石墨膜进行构型，得到构型参数；基于构型参数对所述石墨膜进行穿孔处理，得到与所述构型参数匹配的具有穿孔结构的石墨膜；将与所述构型参数匹配的具有穿孔结构的石墨膜与铝基体混合后进行烧结处理，使铝基体能够至少贯穿所述穿孔结构，得到石墨铝基复合材料。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述石墨膜为人工合成石墨膜或石墨烯膜；和/或，所述铝基体为铝或铝合金；和/或，所述铝基体为以下为形状中的至少一种：箔片状，板状，粉状。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述构型参数包括以下参数中的至少一种：穿孔尺寸、穿孔率和穿孔的排列方式。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述穿孔率为大于0，小于等于80％；或者，所述穿孔率为1％-40％。5.根据权利要求3所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：欧阳求保，黄宇，刘金，
申请(专利权)人：中兴通讯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44