纳米吸液芯及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种纳米吸液芯的制备方法，包括：取金属芯；在金属芯表面原位生长有带有亲水官能团的石墨烯。本发明专利技术还提供一种纳米吸液芯，包括铜骨架、铜骨架表面吸附的石墨烯包覆层和石墨烯包覆层表面带有的亲水官能团。本发明专利技术在不降低材料导热性能的同时显著改善吸液芯的亲水性。芯的亲水性。芯的亲水性。

【技术实现步骤摘要】
纳米吸液芯及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种导热产品的吸液芯，更具体地，涉及纳米吸液芯及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着我国智能制造行业的迅速发展，由于大量的运算，使得智能产品或电子产品或部件在短时间内迅速升温，而温度过高严重影响芯片的运算速度，从而使智能产品或电子产品无法真正的应用。散热、导热成为智能制造的重要阻碍技术之一。
[0003]现有技术中通过热管和均热板进行散热，为了提高管和均热板的散热效率，需要增强毛细管效应，从而加速传热介质(一般是水)在热管或均热板中的循环速度。以前的技术通常采用改变吸液芯物理结构的手段增强毛细管效应，如改变泡沫铜的孔径、铜网密度、以及在管壁增加V字槽等。改善吸液芯表面的亲水性是原理简单，但技术上很难实现的一种手段。常规改变金属表面亲水性的方式是使用亲水性的有机物涂层或金属氧化物(比如氢氧化铜)。有机物涂层热稳定性差，不能耐受热管或均热板的焊接工艺温度800度，也存在工作时耐久性差的问题；金属氧化物则存在工作时被传热介质持续腐蚀的风险。这些改善亲水性的涂层厚度一般在微米级以上，材料本身导热系数也降低，导致热阻很大，加之改善亲水性的涂层，使导热系数更低，热阻更大。因此，为了进一步提高热管或均热板的散热能力，急需一种改善金属(通常是铜)表面亲水性的纳米技术。

技术实现思路

[0004]鉴于上述问题，本专利技术提供一种纳米吸液芯的制备方法，包括：
[0005]取金属芯；
[0006]在金属芯表面原位生长有带有亲水官能团的石墨烯。r/>[0007]根据本专利技术的一个方面，所述金属芯以铜单质为表面的主要成分，铜单质占金属芯表面原子的98wt％以上。
[0008]根据本专利技术的一个方面，所述金属芯为表面采用铜单质或者铜合金的金属粉、金属丝或者金属箔组成的结构有序的多孔材料；优选地，所述金属芯为泡沫铜或铜网,优选地，铜合金中铜的比例大于59％。
[0009]根据本专利技术的一个方面，所述金属芯采用铜材料经还原处理而成；
[0010]优选地，所述还原处理的步骤包括：将铜材料置于还原气氛中，在500
‑
700℃的还原温度下保待20
‑
60min；
[0011]优选地，所述还原气氛的压力为100
‑
200Pa，优选150
‑
180Pa；
[0012]优选地，所述还原温度为500
‑
600℃；
[0013]优选地，保待40
‑
50min。
[0014]根据本专利技术的一个方面，所述在金属芯表面原位生长有带有亲水官能团的石墨烯的步骤包括：
[0015]在金属芯表面原位生长石墨烯；
[0016]将生长有石墨烯的金属芯进行表面改性处理，使石墨烯表面接枝有亲水基团，得到纳米吸液芯。
[0017]根据本专利技术的一个方面，所述原位生长采用PECVD或CVD法；
[0018]优选地，所述原位生长的温度为300
‑
600℃；
[0019]优选地，所述原位生长的气态源为氢气、氩气和甲烷；
[0020]优选地，所述氢气、氩气和甲烷的流量分别为5
‑
10sccm、50
‑
100sccm和10
‑
20sccm；进一步优选地，所述氢气、氩气和甲烷的流量分别为5
‑
10sccm、80
‑
85sccm和12
‑
16sccm；更进一步优选地，所述氢气、氩气和甲烷的流量分别为7sccm、82sccm和15sccm；
[0021]优选地，所述原位生长的环境压力为50
‑
100Pa；
[0022]优选地，在原位生长开始或过程中引入等离子辉光照射；进一步优选地，所述等离子辉光的强度为50W
±
5W；
[0023]优选地，所述原位生长的时间为30
‑
180min；进一步优选地，所述原位生长的时间为30
‑
40min。
[0024]根据本专利技术的一个方面，所述将生长有石墨烯的金属芯进行表面改性处理，使石墨烯表面接枝有亲水基团的步骤包括：
[0025]将生长有石墨烯的金属芯置于等离子体状态的氧气或氮气的氛围中，使氧和氮掺入石墨烯结构；
[0026]和/或，
[0027]将生长有石墨烯的金属芯浸泡在双氧水中，加热，使石墨烯表面的缺陷被氧化，从而引入含氧官能团；优选地，所述双氧水的浓度为20
‑
35wt％，优选30wt％；优选地，所述加热的温度为60
‑
100℃；优选地，加热到60
‑
100℃后保持2
±
0.5h；
[0028]和/或，
[0029]将生长有石墨烯的金属芯浸泡在氨水中，加热，使石墨烯表面引入含氮官能团；优选地，所述氨水的浓度为20
‑
30wt％；优选地，所述生长有石墨烯的金属芯与氨水在水热釜中加热；优选地，加热温度为100
‑
150℃，进一步优选为120
±
5℃；优选地，加热到反应温度后保持2
±
0.5h。
[0030]本专利技术还提供了一种纳米吸液芯，包括铜骨架、铜骨架表面吸附的石墨烯包覆层和石墨烯包覆层表面带有的亲水官能团。
[0031]根据本专利技术的一个方面，所述铜骨架为泡沫铜、铜网或其它具有毛细管效应的多孔结构的铜质部件。
[0032]根据本专利技术的一个方面，所述石墨烯包覆层的厚度为1
‑
50nm；优选为8
‑
15nm；进一步优选为10
±
2nm。
[0033]根据本专利技术的一个方面，所述亲水官能团包括含氧官能团和/或含氮官能团；
[0034]优选地，所述含氧官能团为羟基、羰基和环氧中的一种或多种；
[0035]优选地，所述含氮官能团为氨基、酰氨和参与共轭的吡啶类氮中的一种或多种；
[0036]进一步优选地，所述亲水官能团为氨基、羟基和参与共轭的吡啶类氮。
[0037]根据本专利技术的一个方面，所述纳米吸液芯的最高工作温度不小于250℃。
[0038]根据本专利技术的一个方面，所述纳米吸液芯的导水性为：宽度8mm时，30s内水的垂直爬行高度为30
‑
100mm。
[0039]根据本专利技术的一个方面，所述纳米吸液芯表面与水的接触角不大于30度。
[0040]本专利技术纳米吸液芯的制备方法在金属芯(例如，铜吸液芯)表面原位生长石墨烯，并引入亲水性官能团，实现了在不降低材料导热性能的同时显著改善吸液芯的亲水性的目的。本专利技术纳米吸液芯芯的亲水性增强，接触角降低到30度，垂直爬行能力增加到最高100mm。
[0041]为了进一步说明本专利技术的实质，专利技术人进行了如下对比测试实验。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纳米吸液芯的制备方法，其特征在于，包括：取金属芯；在金属芯表面原位生长有带有亲水官能团的石墨烯。2.根据权利要求1所述的纳米吸液芯的制备方法，其特征在于，所述金属芯以铜单质为表面的主要成分，铜单质占金属芯表面原子的98wt％以上。3.根据权利要求2所述的纳米吸液芯的制备方法，其特征在于，所述金属芯为表面采用铜单质或者铜合金的金属粉、金属丝或者金属箔组成的结构有序的多孔材料；优选地，所述金属芯为泡沫铜或铜网,优选地，铜合金中铜的比例大于59％。4.根据权利要求2所述的纳米吸液芯的制备方法，其特征在于，所述金属芯采用铜材料经还原处理而成；优选地，所述还原处理的步骤包括：将铜材料置于还原气氛中，在500
‑
700℃的还原温度下保待20
‑
60min；优选地，所述还原气氛的压力为100
‑
200Pa，优选150
‑
180Pa；优选地，所述还原温度为500
‑
600℃；优选地，保待40
‑
50min。5.根据权利要求1所述的纳米吸液芯的制备方法，其特征在于，所述在金属芯表面原位生长有带有亲水官能团的石墨烯的步骤包括：在金属芯表面原位生长石墨烯；将生长有石墨烯的金属芯进行表面改性处理，使石墨烯表面接枝有亲水基团，得到纳米吸液芯。6.根据权利要求5所述的纳米吸液芯的制备方法，其特征在于，所述原位生长采用PECVD或CVD法；优选地，所述原位生长的温度为300
‑
600℃；优选地，所述原位生长的气态源为氢气、氩气和甲烷；优选地，所述氢气、氩气和甲烷的流量分别为5
‑
10sccm、50
‑
100sccm和10
‑
20sccm；进一步优选地，所述氢气、氩气和甲烷的流量分别为5
‑
10sccm、80
‑
85sccm和12
‑
16sccm；更进一步优选地，所述氢气、氩气和甲烷的流量分别为7sccm、82sccm和15sccm；优选地，所述原位生长的环境压力为50
‑
100Pa；优选地，在原位生长开始或过程中引入等离子辉光照射；进一步优选地，所述等离子辉光的强度为50W
±
5W；优选地，所述原位生长的时间为30
‑
180min...

【专利技术属性】
技术研发人员：马宇飞，吴琼，贾宇豪，
申请(专利权)人：苏州盛光材料有限公司，
类型：发明
国别省市：