导热制品及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种导热制品及其制备方法和应用。该导热制品包括导热基层和导热相变层；导热基层包括具有褶皱结构的层状二维材料；导热相变层设置于导热基层的至少一侧表面上，导热相变层包括相变材料，该相变材料在15℃时为固态，在高于所需温度时为流动态。上述导热制品包括导热基层和导热相变层，导热基层包括具有褶皱结构的层状二维材料，可保证导热制品的高导热性能和压缩性能。在导热基层表面设置导热相变层能够有效降低导热制品的表面粗糙度，去除界面间隙中的不良热导体空气，使得导热制品与待散热产品的表面接触更充分，从而显著提高导热制品的导热性能。

【技术实现步骤摘要】
导热制品及其制备方法和应用
本专利技术涉及导热
，特别是涉及一种导热制品及其制备方法和应用。
技术介绍
导热垫是一种具有优秀导热性能的间隙填充材料，多用于较小型的发热产品(如芯片)与散热片间的热传递。为了尽量排除发热产品与散热片之间的空气，并适应发热产品尺寸的公差，导热垫一般应具有良好的柔性、压缩性和导热性，以使得发热产品和散热片之间接触充分，有助于热量的及时发散。为了满足导热垫所需的柔性、压缩性和导热性，传统的导热垫多是由填充了导热颗粒填料的聚合物材料制备而成。其中，导热颗粒填料包括氧化铝陶瓷颗粒或氮化硼陶瓷颗粒等。然而，导热颗粒本身热导率不高，且填料与聚合物基体之间相容性较差，存在较多的界面，导致界面热阻较大，阻碍了热传导，因而传统导热垫的热导率大多为1～5W/mK。随着发热产品功耗逐渐增大以及电子设备的小型化，传统的导热垫已逐渐难以满足电子设备的实际散热需求。石墨类材料，如石墨烯、膨胀石墨、人工石墨等，以及六方氮化硼等层状二维材料具有很高的热导率，如：石墨烯的热导率约为5300W/mK，六方氮化硼的热导率大于50W/mK，是理想的传统导热垫中导热填料的替代品。然而，这类层状二维材料的导热性能具有各向异性，即其单个片层的二维平面上的热导率极高，但二维平面外的热导率仍旧很低，与普通导热陶瓷材料相当。为了提高基于这类层状二维材料的导热垫的导热性能，目前业内的主要研究方向集中于调控层状二维材料在导热垫中竖直排列，从而与热传导的方向接近一致。例如，Achour等(Thermalpropertiesofcarbonnanowalllayersmeasuredbyapulsedphotothermaltechnique[J],AppliedPhysicsLetters,2013,102(6):061903)通过化学气相沉积法在氮化铝基板上生长垂直石墨烯纳米墙，将其作为导热垫，其热导率可达80W/mK。虽然这种基于垂直排列的层状二维材料的导热垫具有很高的热导率，但是其可压缩性能非常差，与发热产品表面之间存在许多微小缝隙，缝隙内填充了不良热导体空气，导致界面热阻较高，并且无法应对发热产品的尺寸公差，因而实际使用效果并不好。
技术实现思路
基于此，有必要提供一种压缩性较好、且能够有效降低与需要散热的产品之间的界面热阻的基于层状二维材料的导热制品，进一步，提供其制备方法及应用。根据本专利技术的一个实施例，一种导热制品，其包括导热基层和导热相变层；所述导热基层包括具有褶皱结构的层状二维材料；所述导热相变层设置于所述导热基层的至少一侧的表面上，所述导热相变层包括相变材料，所述相变材料在15℃时为固态，在高于所需温度时为流动态。在其中一个实施例中，所述相变材料在流动态下的粘度小于2×106mPa·s。在其中一个实施例中，所述导热基层包括一层或多层层状二维材料，所述导热基层的整体厚度为0.1mm～3.5mm；所述导热相变层的厚度为0.02mm～0.5mm。在其中一个实施例中，所述相变材料选自石蜡，所述导热相变层中还包括导热填料；所述导热填料分散于所述相变材料中，所述导热填料包括氧化铝、氧化锌、氧化镁、氮化硼、氮化铝、碳化硅、石墨、石墨烯、碳纳米管、碳纤维、金刚石、铝、银、金和铜中的一种或多种；和/或，所述相变材料选自金属镓、金属铋、镓合金、铋合金中一种或多种。在其中一个实施例中，所述相变材料还包括使所述导热制品具有自粘性、能够粘附于需要散热的产品表面的功能添加剂，所述功能添加剂的表面张力≤50dyn/cm。在其中一个实施例中，所述功能添加剂选自液体石蜡、甲基硅油、甲基硅油的衍生物中的一种或多种。在其中一个实施例中，所述导热材料层同时设置于所述导热基层相对的两侧表面上。另一方面，一种导热制品的制备方法，其包括如下步骤：获得导热基层，所述导热基层由包括层状二维材料在内的原料经过弯折产生褶皱结构后形成；在所述导热基层的至少一侧表面上制备导热相变层，其中，所述导热相变层包括相变材料，所述相变材料在15℃时为固态，在高于所需温度时为流动态。再一方面，一种导热垫，该导热垫由包括根据上述任一实施例所述的导热制品的材料制成，或由包括根据上述任一实施例所述的导热制品的制备方法制备所得的导热制品的材料制成。及一种散热系统，其特征在于，包括热源、散热器以及根据上述任一实施例所述的导热制品，所述导热制品设置于所述热源与所述散热器之间，并用于将所述热源的热量传导至所述散热器。上述导热制品包括导热基层和导热相变层，导热基层包括具有褶皱结构的层状二维材料，可保证导热制品的高导热性能和压缩性能。进一步，在导热基层表面设置导热相变层能够有效降低导热制品的表面粗糙度，使得导热制品与待散热产品的表面接触更充分。在待散热产品工作至所需温度时，导热相变层中的相变材料具有流动能力，可以很好地填充导热制品和待散热产品的界面间的微小缝隙，起到排除空气，降低界面热阻抗的作用。实验结果证明，导热基层和导热相变层之间协同作用，大大降低了导热制品的热阻抗，使得导热制品的导热性能得到显著提高。附图说明图1为一实施例的导热制品的结构示意图；图2为试验例1的导热垫的表面形状照片；图3为对比例1和导热垫的表面形状照片；图4为试验例1的导热垫的断面形状照片。具体实施方式为了便于理解本专利技术，下面将参照相关附图对本专利技术进行更全面的描述。附图中给出了本专利技术的较佳实施例。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本专利技术的公开内容的理解更加透彻全面。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。本文所使用的“多”包括两个和多于两个的项目。本文所使用的“某数以上”应当理解为某数及大于某数的范围。根据本专利技术的一个实施例，一种导热制品，其包括导热基层和导热相变层；导热基层包括具有褶皱结构的层状二维材料；导热相变层设置于导热基层的至少一侧表面上，包括相变材料，该相变材料在15℃时为固态，在高于所需温度时为流动态。在其中一个优选的具体示例中，导热相变层同时设置于导热基层的上表面和下表面。更具体地，请参照图1，一种导热制品，包括导热基层100以及设置于导热基层100下表面上的导热相变层110和设置于导热基层100上表面上的导热相变层120。其中，“上表面”和“下表面”仅作为相对位置以便于理解，不对该导热制品的具体位置和摆放方位产生进一步的限定。在一些具体示例中，在该褶皱结构中，位于导热基层100的上表面101和下表面102上的层状二维材料平行于表面设置，位于上表面101和下表面102之间的层状二维材料弯曲设置或垂直于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种导热制品，其特征在于，包括导热基层和导热相变层；所述导热基层包括具有褶皱结构的层状二维材料；/n所述导热相变层设置于所述导热基层的至少一侧的表面上，所述导热相变层包括相变材料，所述相变材料在15℃时为固态，在高于所需温度时为流动态。/n

【技术特征摘要】
1.一种导热制品，其特征在于，包括导热基层和导热相变层；所述导热基层包括具有褶皱结构的层状二维材料；
所述导热相变层设置于所述导热基层的至少一侧的表面上，所述导热相变层包括相变材料，所述相变材料在15℃时为固态，在高于所需温度时为流动态。


2.根据权利要求1所述的导热制品，其特征在于，所述相变材料在流动态下的粘度小于2×106mPa·s。


3.根据权利要求1所述的导热制品，其特征在于，所述导热基层包括一层或多层层状二维材料，所述导热基层的整体厚度为0.1mm～3.5mm；
所述导热相变层的厚度为0.02mm～0.5mm。


4.根据权利要求1所述的导热制品，其特征在于，所述相变材料选自石蜡，所述导热相变层中还包括导热填料；所述导热填料分散于所述相变材料中，所述导热填料包括氧化铝、氧化锌、氧化镁、氮化硼、氮化铝、碳化硅、石墨、石墨烯、碳纳米管、碳纤维、金刚石、铝、银、金和铜中的一种或多种；
和/或，所述相变材料选自金属镓、金属铋、镓合金、铋合金中一种或多种。


5.根据权利要求1～4任一项所述的导热制品，其特征在于，所述相变材料还包括使所述导热制品具...

【专利技术属性】
技术研发人员：周明，时西忠，
申请(专利权)人：安徽杉越科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33