氧化铝包覆的铜纳米线、导热硅胶及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种氧化铝包覆的铜纳米线、导热硅胶及其制备方法。所述氧化铝包覆的铜纳米线的特征在于所述氧化铝以纳米尺寸厚度包覆铜纳米线。本发明专利技术的氧化铝包覆的铜纳米线可作为导热填料。通过将氧化铝包覆的铜纳米线作为填料加入到高分子基体中，由于铜纳米线具有良好的热传导率，而表面的氧化铝层又能在一定程度上起到绝缘的作用，从而所制得的导热界面材料具有良好的导热性能以及绝缘性能，可以广泛用于精密电子零部件的封装。

【技术实现步骤摘要】
氧化铝包覆的铜纳米线、导热硅胶及其制备方法
本专利技术属于电子封装
具体地，本专利技术涉及一种氧化铝包覆的铜纳米线、导热硅胶及其制备方法。
技术介绍
近年来，随着科学技术的迅速发展，在电子、航空、汽车等诸多领域，电子元件和逻辑电路等都趋向小型化和密集化发展，与之伴随的是电子元件的发热功率不断提高。发热功率的提高影响电子元件的运行速度、可靠性和使用寿命。为了提高产品的运行速度、可靠性和使用寿命，迫切地需要解决电子元件的散热问题。从导热性能的角度而言，大多数金属材料的导热性能都比较好。例如焊接在铝基覆铜板上的LED通过铝基覆铜板表面的铜箔将热量传递给中间介质层，然后热量由中间介质层传递给铝板，这样热量就能散失在空气中。然而，铜这类传统金属材料虽然具有优异的导热性能，但是极差的电绝缘性和耐化学腐蚀性大大的限制了其实际应用范围。高分子材料普遍具有电绝缘性、耐化学腐蚀性、成型工艺简单等特点，但是绝大多数的高分子材料导热性能较差。常用来提升高分子材料导热性能的方法是通过对高分子基体材料填充具有高导热系数的填料，如氮化铝、氧化铝等。本领域中仍希望开发新型导热绝缘填料以有效地解决电子元件的散热问题。
技术实现思路
本专利技术主要解决的技术问题是提供一种新型的导热绝缘填料，以通过在高分子基体中添加这种填料来获得具有良好导热性及电绝缘性能的导热绝缘界面材料。为了解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案。根据本专利技术的第一方面，提供一种氧化铝包覆的铜纳米线，所述氧化铝以纳米尺寸厚度包覆铜纳米线。根据本专利技术的第二方面，提供一种制备上述氧化铝包覆的铜纳米线的方法，其包括以下步骤：将铜纳米线均匀分散于氧化铝前体的溶液中以得到混合液；将混合液过滤得到滤渣；和煅烧滤渣以得到表面被氧化铝包覆的铜纳米线。根据本专利技术的第三方面，提供一种制备上述导热硅胶的方法，其包括以下步骤：将60-80重量份的氧化铝包覆的铜纳米线、1-10重量份的交联剂、20-25重量份的硅橡胶以及0.2-0.4重量份的催化剂均匀混合，对所得混合物进行真空排泡，使所得混合物固化成型制得导热硅胶。根据本专利技术的第四方面，提供一种导热硅胶，其由根据本专利技术的第三方面的方法制备。本专利技术的氧化铝包覆的铜纳米线可作为导热填料。通过将氧化铝包覆的铜纳米线作为填料加入到高分子基体中，由于铜纳米线具有良好的热传导率，而表面的氧化铝层又能在一定程度上起到绝缘的作用，从而所制得的导热界面材料具有良好的导热性能以及绝缘性能，可以广泛用于精密电子零部件的封装。此外，由于纳米线之间的接触、缠绕可以形成良好的导热通道也可以在一定程度上提高其导热性能。附图说明下面结合附图对本专利技术进行更详细地说明和解释，其中：图1是根据本专利技术的一个实施方案的制备氧化铝包覆的铜纳米线的流程示意图。图2是根据本专利技术的一个实施方案的制备导热硅胶的流程示意图。具体实施方式现以说明的目的而非限制描述本专利技术。除了在操作实施例或另有指明外，在本申请说明书和权利要求书中，表示数量、百分比等的所有的数字被理解为在所有情况下被术语“大约”修饰。在本申请说明书和权利更求书中，提及“铜纳米线”时，是指表面未包覆氧化铝的铜纳米线，或者是指氧化铝包覆的铜纳米线中不包括表面包覆的氧化铝的铜部分。在本申请说明书和权利要求书中，提及“氧化铝包覆的铜纳米线”或者“已包覆铜纳米线”时，是指表面包覆氧化铝的铜纳米线整体而言。在本申请说明书和权利要求书中，提及物质的量时，是指活性成分的量，除非根据上下文有另外的含义。根据本专利技术的第一方面，提供一种氧化铝包覆的铜纳米线，所述氧化铝以纳米尺寸厚度包覆铜纳米线。在一些优选的实施方案中，所述铜纳米线直径为100-200nm，长度为10-30μm。在一些优选的实施方案中，所述氧化铝以氧化铝层的形式完全涂覆铜纳米线，所述氧化铝层的厚度为30-50nm。根据本专利技术的第二方面，提供一种制备上述氧化铝包覆的铜纳米线的方法，其包括以下步骤：将铜纳米线均匀分散于氧化铝前体的溶液中以得到混合液；将混合液过滤得到滤渣；和煅烧滤渣以得到表面被氧化铝包覆的铜纳米线。所述铜纳米线可市场上购买得到或者可按照本领域中已知的方法来制备。因此，在一些实施方案中，制备所述氧化铝包覆的铜纳米线的方法还包括制备铜纳米线的步骤。根据此实施方案制备氧化铝包覆的铜纳米线的流程示意图可参考图1，其中：步骤110表示制备铜纳米线；步骤120表示将铜纳米线均匀分散于氧化铝前体的溶液中以得到混合液；步骤130表示将混合液过滤得到滤渣；步骤140表示煅烧滤渣以得到表面被氧化铝包覆的铜纳米线。在一些实施方案中，按照如下制备铜纳米线：将碱性剂、铜封盖剂和铜源均匀混合，在60-100℃下保温3-8分钟，然后加入还原剂并搅拌，接着将上层暗红色的漂浮物取出，洗涤并干燥，得铜纳米线。所述碱性剂可以为氢氧化钠(NaOH)、氢氧化钾(KOH)等，以维持将铜离子转化为铜的溶液呈碱性。所述铜封盖剂可以为例如哌嗪、乙二胺等，用于通过包含在铜封盖剂中的胺基团来控制铜纳米线的形状，将铜封盖剂与铜纳米线结构耦合并使铜在纵轴方向上生长以具有纳米线形状。所述铜源可为硝酸铜(Cu(NO3)2)或其水合物、硫酸铜、氯化铜、碳酸铜等。所述还原剂可以为例如肼(N2H4)等。在一个实施例中，将80ml浓度为15M的NaOH、400μl的乙二胺(EDA)以及5ml浓度为0.1M的Cu(NO3)2·5H2O加入到烧杯中，在80℃下保温5分钟，之后将65μl的浓度为35％的N2H4加入到溶液中搅拌5分钟后静置30分钟，之后将上层暗红色的漂浮物取出，采用纯水和酒精清洗之后置于真空干燥箱中40℃干燥10小时，得到铜纳米线。所述氧化铝前体可以为例如硝酸铝(Al(NO3)3)、氯化铝(AlCl3)、硫酸铝(Al2(SO4)3)等中的一种或者多种。所述氧化铝前体的溶液可以为例如水溶液。所述氧化铝前体的溶液的pH值为弱酸性，例如pH值在4-6范围内。调节pH值的方法对于本领域技术人员而言是熟知的。例如可以采用柠檬酸和碳酸铵((NH4)2·CO3)来调节pH值。在氧化铝包覆的铜纳米线的制备过程中，将得到的混合液搅拌足够时间(例如3小时以上)以使氧化铝前体充分沉积到铜纳米线上。所述煅烧可以在500℃(例如500-700℃)以上进行至少6小时，例如8-20小时。所述煅烧可以在例如马弗炉中进行。在一些实施方案中，制备所述氧化铝包覆的铜纳米线的方法包括以下步骤：将铜纳米线均匀分散于氧化铝前体的弱酸性溶液中以得到混合液；将混合液搅拌3小时以上，例如3-8小时后过滤得到滤渣；和将滤渣在500℃以上(例如500-700℃)煅烧至少6小时，例如8-20小时，以得到表面被氧化铝包覆的铜纳米线。在优选的实施方案中，在煅烧之前，将滤渣清洗并干燥。所述干燥优选在真空中进行。在一些实施方案中，按照如下制备氧化铝包覆的铜纳米线：向Al(NO3)3的水溶液中加入柠檬酸和(NH4)2·CO3以将溶液pH值调节为弱酸性，例如pH值为4-6，然后加入铜纳米线粉末搅拌3-8小时，例如5小时，将溶液过滤得到滤渣，将滤渣清洗、干燥后，在500-700℃煅烧8-20小时，例如12小时，得到表面被氧化铝包覆的铜纳米线。根据本专利技术的第三方面，提供一种制备导热硅胶的方法，其包括以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氧化铝包覆的铜纳米线，其特征在于，所述氧化铝以纳米尺寸厚度包覆铜纳米线。

【技术特征摘要】
1.一种氧化铝包覆的铜纳米线，其特征在于，所述氧化铝以纳米尺寸厚度包覆铜纳米线。2.根据权利要求1所述的氧化铝包覆的铜纳米线，其特征在于，所述铜纳米线直径为100-200nm，长度为10-30μm。3.根据权利要求1或2所述的氧化铝包覆的铜纳米线，其特征在于，所述氧化铝以氧化铝层的形式完全涂覆铜纳米线，所述氧化铝层的厚度为30-50nm。4.一种制备根据权利要求1-3中任一项所述的氧化铝包覆的铜纳米线的方法，其特征在于，其包括以下步骤：将铜纳米线均匀分散于氧化铝前体的溶液中以得到混合液；将混合液过滤得到滤渣；和煅烧滤渣，以得到表面被氧化铝包覆的铜纳米线。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述氧化铝前体为Al(NO3)3、AlCl3、Al2(SO4)3中的一种或者多种。6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述氧化铝前体的溶液的pH值为弱酸性。7.根据权利要求4-6中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤ii)中，将步骤i)中得到的混合液搅拌3小时以上以使氧化铝前体充分沉积到铜纳米线上。8.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：管文，杨志懋，胡玄玄，
申请(专利权)人：博世汽车部件苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32