一种基于水热法制备的高柔性类石墨烯导热结构制造技术

本发明专利技术公开了一种基于水热法制备的高柔性类石墨烯导热结构，包括呈曲折弯折形式叠放的若干层单层石墨烯，单层石墨烯之间浇筑有石墨烯水溶液，所述的石墨烯水溶液经过水浴加热形成致密填充，该种结构可以利用单层石墨烯优异的导热特点的同时，也通过石墨烯水溶液的固化结构对整体散热结构进行一定力学支撑方面的保护作用。该种方式虽然减少了石墨烯处的散热能力，但是极大的增强了导热能力，其导热效率接近热管的导热能力，且体积不到热管的一半，且结构强度以及加工成本也更低。且结构强度以及加工成本也更低。且结构强度以及加工成本也更低。

【技术实现步骤摘要】
一种基于水热法制备的高柔性类石墨烯导热结构


[0001]本专利技术涉及一种基于水热法制备的高柔性类石墨烯导热结构。

技术介绍

[0002]石墨烯导热材料均有优异的导热性能，且具有较轻的密度，在现阶段的工业应用中，已经在逐渐替代传统的贵金属材料，成为散热材料的首选。
[0003]在手机以及手持式设备的散热领域中，石墨烯材料以其独特的散热性能，不仅仅成为广告宣传的噱头，更成为了极轻极薄手机散热结构的首选。
[0004]与此同时，针对石墨烯的探究与发展也以超越常规的发展速度在迅猛发展，研发人员发现，石墨烯气凝胶拥有十分良好的散热、导电性能的同时，还能拥有较强的韧性，并形成均匀的温度场。如哈尔滨工业大学的超柔韧石墨烯气凝胶隔热保温材料的研究中，提出了水热法制备石墨烯气凝胶的技术启示，我们在购买产品中发现，如果采用该种水热法制备石墨烯的时候，如果不让石墨烯形成气凝胶结构，那么石墨烯可以形成典型的单向导热结构，且该种导热结构能具有一定的柔性特点。
[0005]气凝胶的形成主要是采用冰模板法制备，其中的空隙是由于冰晶在形成的过程中，由于不断的运动，使得石墨烯片之间产生断裂运动，并形成三维结构的网状蜂窝结构，该网状蜂窝结构在微观上以褶皱的形式存在，可以使得气凝胶结构具有很大的弹性特点以及柔性特点。
[0006]该种特点可以利用于导热石墨烯单层片材的加工中，采用剥离法或是改性法制备出单层石墨烯材料，再将单层石墨烯材料之间通过空隙结构相连接，可以使得石墨烯层
‑
气凝胶层
‑/>石墨烯层之间形成紧密连接的三明治结构，同时该种三明治结构的横向散热能力是不会削弱的，但是层间散热能力是会有一定程度上的损失。
[0007]同时，我们在实验中发现，采用较为复杂的层间叠层结构是可以极大增加横向散热能力，此时，石墨烯散热结构相当于高速一般，将热量快速的导出，并通过终端的散热结构进行散热，该种方式虽然减少了石墨烯处的散热，但是极大的增强了导热能力，其导热效率接近热管的导热能力，且体积不到热管的一半，且结构强度以及加工成本也更低。

技术实现思路

[0008]为了解决现有技术的不足，提出了一种基于水热法制备的高柔性类石墨烯导热结构。
[0009]一种基于水热法制备的高柔性类石墨烯导热结构，包括呈曲折弯折形式叠放的若干层单层石墨烯，单层石墨烯之间浇筑有石墨烯水溶液，所述的石墨烯水溶液经过水浴加热形成致密填充，具体的加工步骤如下：
[0010]S1、制备若干个单层石墨烯，并进行弯折；
[0011]S2、弯折完成的单层石墨烯进行叠合，叠合时由于各个石墨烯层之间的弯折情况不同，所以单层石墨烯之间存在间隙；
[0012]S3、将叠层完成的单层石墨烯塞入填充模具中，并采用注射器将混合的石墨烯溶液注入在填充模具内，且充斥在单层石墨烯的间隙中；
[0013]S4、填充完成后，将填充模具放在水浴加热釜中；
[0014]S5、在120
‑
130℃环境下进行充分加热，加热完成后呈固体状板材，取出固体状板材后，进行冷却，冷却完成后整体呈胶状；
[0015]S6、将胶状板材放入在高温环境下加热固化，固化完成后即为高柔性石墨烯导热结构。
[0016]进一步的，制备石墨烯溶液包括以下步骤；
[0017]按照每mg氧化石墨烯添加0.8
‑
1.2μL乙二胺的比例，在氧化石墨烯水溶液中添加乙二胺溶液，并进行均匀化摇匀处理。
[0018]进一步的，所述单层石墨烯的制备方法为化学气相沉积法或是机械剥离法。
[0019]进一步的，S3中，采用注射的方式，注射时通过超声震荡，排出溶液中的微小气泡。
[0020]进一步的，氧化石墨烯水溶液的制备中，通过使用浓硫酸将石墨烯纳米微片进行溶解，溶解后溶液经过冰浴并添加高锰酸钾进行氧化。
[0021]进一步的，在水浴加热前，将填充模具的端部进行热封，热封完成后保证填充模具内无气泡。
[0022]有益效果：
[0023]本结构中采用单层石墨烯材料高导热的能力，将多个单层石墨烯之间通过类气凝胶的结构进行粘合，但在固化过程中，不经过冰浴步骤，以防止冰晶形成时产生气凝胶空隙结构，导致导热能力的丧失。
[0024]同时固化的石墨烯材料保护单层石墨烯的单层结构不被破坏，从而赋予整体柔性石墨烯导热结构一定的结构韧性，以防止在搬运、使用过程中发生损坏。
附图说明
[0025]图1是理想情况下石墨烯层的弯曲情况(实际情况的弯折角度要小于理论)；
[0026]图2是填充模具的结构示意图；
[0027]1.单层石墨烯2.填充模具。
具体实施方式
[0028]为了加深对本专利技术的理解，下面将结合实施例和附图对本专利技术作进一步详述，该实施例仅用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术保护范围的限定。
[0029]实施示例：
[0030]如图所示，一种基于水热法制备的高柔性类石墨烯导热结构，包括如图1所示的呈曲折弯折形式叠放的若干层单层石墨烯，单层石墨烯之间浇筑有石墨烯水溶液，所述的石墨烯水溶液经过水浴加热形成致密填充，具体的加工步骤如下：
[0031]S1、制备若干个单层石墨烯，并进行弯折；
[0032]S2、弯折完成的单层石墨烯进行叠合，叠合时由于各个石墨烯层之间的弯折情况不同，所以单层石墨烯之间存在间隙；
[0033]S3、将叠层完成的单层石墨烯塞入填充模具中，并采用注射器将混合的石墨烯溶
液注入在填充模具内，且充斥在单层石墨烯的间隙中；
[0034]石墨烯溶液包括以下步骤制备而成：
[0035]按照每mg氧化石墨烯添加0.8
‑
1.2μL乙二胺的比例，在氧化石墨烯水溶液中添加乙二胺溶液，并进行均匀化摇匀处理。
[0036]S4、填充完成后，将填充模具放在水浴加热釜中；
[0037]S5、在120
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130℃环境下进行充分加热，加热完成后呈固体状板材，取出固体状板材后，进行冷却，冷却完成后整体呈胶状；
[0038]S6、将胶状板材放入在高温环境下加热固化，固化完成后即为高柔性石墨烯导热结构。
[0039]本结构中利用单层石墨烯材料高导热的能力，将多个单层石墨烯之间通过类气凝胶的结构进行粘合，但是该种气凝胶在凝固时由于并未经过冰浴步骤，所以不会形成冰晶结构，也不会导致产生大量的间隙，当仍有一定的韧性，可以为石墨烯导热结构提供一定的结构支撑，从而使得该石墨烯散热结构在使用过程中既不会产生断裂的情况，也不会产生过于刚硬的情况。
[0040]作为进一步改进，以上所述仅为本专利技术的较佳实施例而已，并不用以限制本专利技术，凡在本专利技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于水热法制备的高柔性类石墨烯导热结构，其特征在于，包括呈曲折弯折形式叠放的若干层单层石墨烯，单层石墨烯之间浇筑有石墨烯水溶液，所述的石墨烯水溶液经过水浴加热形成致密填充，具体的加工步骤如下：S1、制备若干个单层石墨烯，并进行弯折；S2、弯折完成的单层石墨烯进行叠合，叠合时由于各个石墨烯层之间的弯折情况不同，所以单层石墨烯之间存在间隙；S3、将叠层完成的单层石墨烯塞入填充模具中，并采用注射器将混合的石墨烯溶液注入在填充模具内，且充斥在单层石墨烯的间隙中；S4、填充完成后，将填充模具放在水浴加热釜中；S5、在120
‑
130℃环境下进行充分加热，加热完成后呈固体状板材，取出固体状板材后，进行冷却，冷却完成后整体呈胶状；S6、将胶状板材放入在高温环境下加热固化，固化完成后即为高柔性石墨烯导热结构。2.根据权利要求1所述的一种基于水热法制备的高柔性类石墨烯导热结构，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨云胜，郭颢，束国法，蒋伟良，陈玲，陶勇，
申请(专利权)人：安徽碳华新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：