复合膜及其制备方法、电子设备技术

本申请涉及一种复合膜及其制备方法、电子设备，所述复合膜包括层叠设置的石墨烯，所述石墨烯片层之间连接有碳纳米管，所述石墨烯片层之间的层间结合力为80gf～150gf。本申请的复合材料，以碳纳米管作为支撑体连接石墨烯，一方面，碳纳米管存在于石墨烯之间增强了石墨烯分散的均匀性，另一方面，碳纳米管通过自身的化学键连接石墨烯，增强了石墨烯和碳纳米管的相互结合力，提高石墨烯复合膜层的层间结合力，为石墨烯卷材膜的连续制备可行性提供保障。障。障。

【技术实现步骤摘要】
复合膜及其制备方法、电子设备


[0001]本申请属于石墨烯散热材料领域，具体涉及一种复合膜及其制备方法、电子设备。

技术介绍

[0002]随着5G电子工业的快速发展，电子产品日趋小型化、多功能化和高性能化的同时，单位面积上产生的热量也急剧上升，散热成为至关重要的问题，制约着电子产品、电池以及其他大功率系统的性能和可靠性。石墨烯作为21世纪备受瞩目的新材料之一，因其独特的结构，表现出优异的导电、导热和力学性能，因此，以石墨烯为基础开发出的导热散热材料或将引领成为未来主流散热材料。
[0003]现有的石墨烯散热材料，主要通过氧化石墨烯进行定向自组装制膜材料，然而，通过氧化石墨烯的定向自组装成膜工艺中，由于氧化石墨的含氧量较高，高含氧量官能团在热处理移除造成膜内部产生较多的空穴，导致石墨烯膜的膨胀度高，膜极易破碎，严重影响产品良率。而且，高含氧量的氧化石墨导致分散均质后得到的氧化石墨浆料的固含量较低，涂布效率和单层膜厚度均较低，不利于批量生产。
[0004]还可以通过复配碳材料制备石墨烯散热膜材料，但是，通过复配碳材料往往会引入分散剂、粘结剂、塑化剂及有机溶剂等添加剂，添加剂的使用不适用于现有的石墨烯复合膜批量化制备工艺。
[0005]因此，现在急需开发一种低膨胀的石墨烯复合导热膜。

技术实现思路

[0006]本申请的目的是提供一种复合膜及其制备方法、电子设备，该复合膜膨胀度低，层间结合力高，不易分层，可实现批量化制备。
[0007]第一方面，本申请实施例提供一种复合膜，所述复合膜包括层叠设置的石墨烯，所述石墨烯的片层之间连接有碳纳米管，所述石墨烯片层之间的层间结合力为80gf～150gf。
[0008]结合第一方面，在一种可行的实施方式中，所述石墨烯与碳纳米管的碳元素形成五元环结构和六元环结构中的至少一种。
[0009]结合第一方面，在一种可行的实施方式中，所述石墨烯和碳纳米管的质量比为1：(0.01～0.1)。
[0010]结合第一方面，在一种可行的实施方式中，所述碳纳米管包括单壁、双壁和多壁中的至少一种。
[0011]结合第一方面，在一种可行的实施方式中，所述碳纳米管的管长为5μm～50μm。
[0012]结合第一方面，在一种可行的实施方式中，所述碳纳米管的管径为4nm～100nm。
[0013]结合第一方面，在一种可行的实施方式中，所述碳纳米管的形貌包括缠绕式和阵列式中的至少一种。
[0014]结合第一方面，在一种可行的实施方式中，所述复合膜包括至少两个层叠设置的单层膜材料，所述单层膜材料包括层间连接有碳纳米管的石墨烯。
[0015]结合第一方面，在一种可行的实施方式中，所述复合膜包括至少两个层叠设置的单层膜材料，所述单层膜材料包括层间连接有碳纳米管的石墨烯，所述单层膜材料的厚度为25μm～35μm。
[0016]结合第一方面，在一种可行的实施方式中，所述复合膜的厚度为50μm～300μm。
[0017]结合第一方面，在一种可行的实施方式中，所述复合膜的导热系数为800W/mK～1500/mK。
[0018]结合第一方面，在一种可行的实施方式中，所述复合膜的拉伸强度为60MPa～120MPa。
[0019]结合第一方面，在一种可行的实施方式中，所述复合膜为面
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线
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面三维结构。
[0020]第二方面，本申请实施例提供一种复合膜的制备方法，包括以下步骤：
[0021]将含有氧化石墨烯、石墨烯和功能化碳纳米管的浆料进行涂布处理得到氧化石墨烯/功能化石墨烯/碳纳米管复合膜，其中，所述功能化碳纳米管包括羟基化碳纳米管、氨基化碳纳米管和环氧化碳纳米管中的至少一种；
[0022]将所述氧化石墨烯/石墨烯/功能化碳纳米管复合膜进行热处理去除含氧官能团后得到复合膜。
[0023]结合第二方面，所述含有氧化石墨烯、石墨烯和功能化碳纳米管的浆料的制备过程为：获取氧化石墨烯浆料，将所述氧化石墨烯浆料与所述石墨烯进行第一分散处理得到含有氧化石墨烯和石墨烯浆料；将所述含有氧化石墨烯和石墨烯的浆料与所述功能化碳纳米管进行第二分散处理得所述含有氧化石墨烯、石墨烯和功能化碳纳米管的浆料。
[0024]结合第二方面，在一种可行的实施方式中，将所述氧化石墨烯浆料与所述石墨烯进行第一分散处理得到含有氧化石墨烯和石墨烯的浆料具体包括：取部分所述氧化石墨烯浆料配置形成氧化石墨烯分散液，将所述氧化石墨烯分散液与所述石墨烯混合，再加入剩余所述氧化石墨烯浆料进行均质处理得到所述含有氧化石墨烯和石墨烯的浆料。
[0025]结合第二方面，在一种可行的实施方式中，所述部分氧化石墨烯浆料中的氧化石墨烯的质量为所述石墨烯质量的0.01％～0.1％。
[0026]结合第二方面，在一种可行的实施方式中，所述石墨烯的碳含量大于等于70％。
[0027]结合第二方面，在一种可行的实施方式中，所述氧化石墨烯分散液与石墨烯混合在搅拌条件下进行。
[0028]结合第二方面，在一种可行的实施方式中，所述均质处理的压力为500bar～1250bar。
[0029]结合第二方面，在一种可行的实施方式中，所述均质处理的温度为10℃～25℃。
[0030]结合第二方面，在一种可行的实施方式中，所述均质处理的次数为2次～4次。
[0031]结合第二方面，在一种可行的实施方式中，所述含有氧化石墨烯和石墨烯的浆料的pH为6～8。
[0032]结合第二方面，在一种可行的实施方式中，所述含有氧化石墨烯、石墨烯和功能化碳纳米管的浆料中的氧化石墨烯、石墨烯和功能化碳纳米管的质量比为1：(0.1～1)：(0.01～0.1)。
[0033]结合第二方面，在一种可行的实施方式中，所述功能化碳纳米管包括单壁、双壁和多壁中的至少一种。
[0034]结合第二方面，在一种可行的实施方式中，所述功能化碳纳米管的管长为5μm～50μm。
[0035]结合第二方面，在一种可行的实施方式中，所述功能化碳纳米管的管径为4nm～100nm。
[0036]结合第二方面，在一种可行的实施方式中，所述第二分散处理包括对所述含有氧化石墨烯和石墨烯的浆料与功能化碳纳米管依次进行搅拌处理和研磨处理的步骤。
[0037]结合第二方面，在一种可行的实施方式中，在将所述含有氧化石墨烯、石墨烯和功能化碳纳米管的浆料进行涂布处理之前还包括将含有氧化石墨烯、石墨烯和功能化碳纳米管的浆料进行脱泡处理的步骤。
[0038]结合第二方面，在一种可行的实施方式中，所述涂布处理得到氧化石墨烯/石墨烯/功能化碳纳米管复合膜湿膜的厚度为2400mm～3500mm。
[0039]结合第二方面，在一种可行的实施方式中，所述脱泡处理的温度为15℃～20℃。
[0040]结合第二方面，在一种可行的实施方式中，所述脱泡处理的时间为10min～30min。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合膜，其特征在于，所述复合膜包括层叠设置的石墨烯，所述石墨烯的片层之间连接有碳纳米管，所述石墨烯片层之间的层间结合力为80gf～150gf。2.根据权利要求1所述的复合膜，其特征在于，所述复合膜包括如下特征(1)～(6)中的至少一种：(1)所述石墨烯与所述碳纳米管的碳元素形成五元环结构和六元环结构中的至少一种；(2)所述石墨烯和所述碳纳米管的质量比为1：(0.01～0.1)；(3)所述碳纳米管包括单壁、双壁和多壁中的至少一种；(4)所述碳纳米管的管长为5μm～50μm；(5)所述碳纳米管的管径为4nm～100nm；(6)所述碳纳米管的形貌包括缠绕式和阵列式中的至少一种。3.根据权利要求1所述的复合膜，其特征在于，所述复合膜包括如下特征(1)～(6)中的至少一种：(1)所述复合膜包括至少两个层叠设置的单层膜材料，所述单层膜材料包括层间连接有碳纳米管的石墨烯；(2)所述复合膜包括至少两个层叠设置的单层膜材料，所述单层膜材料包括层间连接有碳纳米管的石墨烯，所述单层膜材料的厚度为25μm～35μm；(3)所述复合膜的厚度为50μm～300μm；(4)所述复合膜的导热系数为800W/mK～1500/mK；(5)所述复合膜的拉伸强度为60MPa～120MPa；(6)所述复合膜为面
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线
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面三维结构。4.一种复合膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将含有氧化石墨烯、石墨烯和功能化碳纳米管的浆料进行涂布处理得到氧化石墨烯/石墨烯/功能化碳纳米管复合膜，其中，功能化碳纳米管包括羟基化碳纳米管、氨基化碳纳米管和环氧化碳纳米管中的至少一种；将所述氧化石墨烯/石墨烯/功能化碳纳米管复合膜进行热处理去除含氧官能团后得到所述复合膜。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述含有氧化石墨烯、石墨烯和功能化碳纳米管的浆料的制备过程为：获取氧化石墨烯浆料，将所述氧化石墨烯浆料与所述石墨烯进行第一分散处理得到含有氧化石墨烯和石墨烯的浆料；将所述含有氧化石墨烯和石墨烯的浆料与所述功能化碳纳米管进行第二分散处理得所述含有氧化石墨烯、石墨烯和功能化碳纳米管的浆料。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，将所述氧化石墨烯浆料与所述石墨烯进行第一分散处理得到含有氧化石墨烯和石墨烯的浆料，具体包括：取部分所述氧化石墨烯浆料配置形成氧化石墨烯分散液，将所述氧化石墨烯分散液与所述石墨烯混合，再加入剩余所述氧化石墨烯浆料进行均质处理得到所述含有氧化石墨烯和石墨烯的浆料，所述方法包括如下特征(1)～(7)中的至少一种：(1)所述部分氧化石墨烯浆料中的氧化石墨烯的质量为所述石墨烯质量的0.01％～0.1％；
(2)所述石墨烯的碳含量大于等于70％；(3)所述氧化石墨烯分散液与石墨烯混合在搅拌条件下进行；(4)所述均质处理的压力为500bar～1250bar；(5)所述均质处理的温度为10℃～25℃；(6)所述均质处理的次数为2...

【专利技术属性】
技术研发人员：王乾龙，张艳，章登科，陈德权，廖祥，林锦盛，
申请(专利权)人：深圳市深瑞墨烯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：