石墨烯导热膜及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种石墨烯导热膜的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：将物理剥离法制得的石墨烯分散于有机溶剂中，制备石墨烯分散液；将所述石墨烯分散液置于磁场中，在水平方向上进行取向化处理，除去所述有机溶剂后制备蓬松石墨烯薄膜；将所述蓬松石墨烯薄膜夹在镜面光滑的模板之间进行真空压制，制备所述石墨烯导热膜。本发明专利技术提供的石墨烯导热膜的制备方法以物理剥离法制得的石墨烯为原料，并配合有机溶剂和磁场作用，得到的石墨烯且呈取向化排布，解决了物理剥离法制得的石墨烯难以成膜的问题，且制备得到的石墨烯导热膜具有较高的导热系数。此外，上述石墨烯导热膜的制备方法无需碳化和石墨化处理，制备工序少、设备需求低，产品成本更低。产品成本更低。产品成本更低。

【技术实现步骤摘要】
石墨烯导热膜及其制备方法


[0001]本专利技术涉及功能薄膜材料
，特别是涉及一种石墨烯导热膜及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着手机朝高性能、小型化的方向发展，芯片的发热量越来越大，受限于狭小的空间，热量易聚集形成热点，导致芯片不能正常工作，因而需要采用具有较高横向热导率的材料进行匀热。对于4G手机，该材料通常为人工石墨散热膜，其以聚酰亚胺薄膜为原料，通过碳化、石墨化、压延工艺制得。受限于聚酰亚胺薄膜原料，人工石墨散热膜的厚度有限(＜100微米)，无法应对5G手机芯片更高的发热量。石墨烯散热膜可以突破厚度的限制，满足5G手机芯片匀热的要求，因而得到了广泛的应用。
[0003]石墨烯导热膜采用制浆、涂布、碳化、石墨化、压延工艺制备，其制备原料主要分为两种：氧化石墨烯和物理剥离法制得的石墨烯。因含有丰富的含氧官能团，氧化石墨烯极易分散于水中，获得稳定的高固含浆料，具有适用于涂布工艺的较高粘度。浆料涂布过程中，氧化石墨烯通过片层间氢键及范德华力作用，自组装成取向化排布。以氧化石墨烯为原料制备石墨烯导热膜的方法具备量产性，但制备得到的石墨烯导热膜热导率受限，一般小于1500瓦/米
·
度，较难满足日益增长的手机散热需求。而物理剥离法制得的石墨烯具有更大的片径和相对完美的晶格，由其制备的石墨烯导热膜理论上具有更高的热导率，但物理剥离法制得的石墨烯分散性差，无法获得高固含量的浆料，因而浆料粘度较低，不适用于现有的涂布工艺。因此，亟需一种以物理剥离法为原料的石墨烯导热膜的制备方法，及由此制备具有高导热系数的石墨烯导热膜。

技术实现思路

[0004]基于此，本专利技术的目的之一是提供一种具备高导热系数的石墨烯导热膜的制备方法。
[0005]本专利技术的石墨烯导热膜的制备方法，包括如下步骤：
[0006]将物理剥离法制得的石墨烯分散于有机溶剂中，制备石墨烯分散液；
[0007]将所述石墨烯分散液置于磁场中，在水平方向上进行取向化处理，除去所述有机溶剂后制备蓬松石墨烯薄膜；
[0008]将所述蓬松石墨烯薄膜夹在镜面光滑的模板之间进行真空压制，制备所述石墨烯导热膜。
[0009]在其中一个实施例中，所述物理剥离法制得的石墨烯为对天然石墨或者膨胀石墨进行物理剥离后得到的层数在5～20层之间的片层结构石墨烯。
[0010]在其中一个实施例中，所述物理剥离法包括超声、微波和砂磨中的至少一种；和/或
[0011]所述物理剥离法制得的石墨烯不含有杂原子；和/或
[0012]所述物理剥离法制得的石墨烯的片径≥10微米。
[0013]在其中一个实施例中，所述有机溶剂包括乙醇、乙醚、异丙醇及丙酮中的一种或多种。
[0014]在其中一个实施例中，所述石墨烯分散液的固含量为0.5wt％～2wt％。
[0015]在其中一个实施例中，所述磁场的强度为5特斯拉～20特斯拉。
[0016]在其中一个实施例中，所述真空压制的压力为20吨～1000吨，时间为2分钟～30分钟。
[0017]在其中一个实施例中，所述磁场通过磁场取向化装置施加，所述磁场取向化装置包括电源(1)、连接电源的呈间隔分布的两个线圈(2)和(3)、位于两个线圈(2)和(3)之间的电热板(4)及放置于电热板(4)上的模具(5)；所述两个线圈(2)和(3)半径相同，正对设置；所述两个线圈(2)和(3)的中心连接线与模具(5)的中轴线重合；
[0018]在压制时，将所述蓬松石墨烯薄膜以及所述模板置于所述模具(5)的成型槽内。
[0019]本专利技术另一实施方式还提供了一种石墨烯导热膜，其采用上述的石墨烯导热膜的制备方法制备。
[0020]在其中一个实施例中，所述石墨烯导热膜的厚度为60微米～300微米；及/或
[0021]所述石墨烯导热膜的热导率≥1500瓦/米
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度。
[0022]相对于现有技术，本专利技术具有如下的优点及有益效果：
[0023]上述石墨烯导热膜的制备方法以物理剥离法制得的石墨烯为原料，并配合磁场作用使得石墨烯呈取向化排布，及加热蒸发溶剂的工艺解决物理剥离法制得的石墨烯成膜的问题，且制备得到的石墨烯导热膜具有较高的导热系数。
附图说明
[0024]图1为磁场取向化装置的示意图。
[0025]附图标记：
[0026]1：电源；2和3：线圈；4：电热板；5：模具。
具体实施方式
[0027]为了便于理解本专利技术，下面将对本专利技术进行更全面的描述。下文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。
[0028]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。
[0029]本文涉及到数值区间，如无特别说明，上述数值区间内视为连续，且包括该范围的最小值及最大值，以及这种最小值与最大值之间的每一个值。进一步地，当范围是指整数时，包括该范围的最小值与最大值之间的每一个整数。此外，当提供多个范围描述特征或特性时，可以合并该范围。换言之，除非另有指明，否则本文中所公开之所有范围应理解为包括其中所归入的任何及所有的子范围。
[0030]本文中的温度参数，如无特别限定，既允许为恒温处理，也允许在一定温度区间内
进行处理。所述的恒温处理允许温度在仪器控制的精度范围内进行波动。
[0031]一实施方式提供一种石墨烯导热膜的制备方法，上述制备方法包括如下步骤：
[0032]S110：将物理剥离法制得的石墨烯分散于有机溶剂中，制备石墨烯分散液。
[0033]在其中一个实施例中，上述物理剥离法制得的石墨烯为对天然石墨或者膨胀石墨进行物理剥离后得到的层数在5层～20层之间的片层结构石墨烯。在一些具体示例中，可以得到层数为5层、6层、7层、8层、9层、10层、11层、12层、13层、14层、15层、16层、17层、18层、19层或20层的片层结构石墨烯，优选地，石墨烯的层数在7层～15层之间，更进一步优选地在9层～11层之间。
[0034]在其中一个示例中，上述物理剥离法包括超声、微波和砂磨中的至少一种。
[0035]在其中一个示例中，上述物理剥离法制得的石墨烯不含有杂原子。
[0036]所述杂原子为氧原子、氮原子及氢原子的一种或多种。
[0037]在其中一个示例中，上述物理剥离法制得的石墨烯的片径≥10微米，例如可以是≥12微米、≥15微米、≥18微米、或≥20微米，优选地，石墨烯的片径不超过100微米。
[0038]在其中一个示例中，上述有机溶剂包括乙醇、乙醚、异丙醇及丙酮中的一种或多种。
[0039]在其中一个示例中，上述石墨烯分散液的固含量为0.5本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯导热膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：将物理剥离法制得的石墨烯分散于有机溶剂中，制备石墨烯分散液；将所述石墨烯分散液置于磁场中，在水平方向上进行取向化处理，除去所述有机溶剂后制备蓬松石墨烯薄膜；将所述蓬松石墨烯薄膜夹在镜面光滑的模板之间进行真空压制，制备所述石墨烯导热膜。2.如权利要求1所述的石墨烯导热膜的制备方法，其特征在于，所述物理剥离法制得的石墨烯为对天然石墨或者膨胀石墨进行物理剥离后得到的层数在5层～20层之间的片层结构石墨烯。3.如权利要求2所述的石墨烯导热膜的制备方法，其特征在于，所述物理剥离法包括超声、微波和砂磨中的至少一种；和/或所述物理剥离法制得的石墨烯不含有杂原子；和/或所述物理剥离法制得的石墨烯的片径≥10微米。4.如权利要求1所述的石墨烯导热膜的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂包括乙醇、乙醚、异丙醇及丙酮中的一种或多种。5.如权利要求1所述的石墨烯导热膜的制备方法，其特征在于，所述石墨烯分散液的固含量为0.5wt％～2wt％。6.如权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：周明，潘卓成，潘智军，
申请(专利权)人：安徽宇航派蒙健康科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：