本发明专利技术提供石墨烯泡沫块体、导热片、导热垫片、排布装置及制备方法，所制备方法包括：将纤维阵列排布在基材上；将纤维阵列沿涂布方向在基材上放平；沿放平的方向涂布氧化石墨烯浆料；涂布后，将纤维阵列沿垂直于涂布方向拉起，进行干燥处理；重复涂布、拉起和干燥的步骤，得到氧化石墨烯块体；对上述氧化石墨烯块体进行热处理，得到石墨烯泡沫块体。本发明专利技术纤维无缝穿插于导热垫片中，与层层堆叠石墨烯相结合，整体结构完整，纤维穿插过程没有开孔操作，避免其对结构稳定性的破坏，既可以实现对石墨烯导热垫片的力学增强效果，又可以保证其结构不会遭到破坏，同时可以满足制备各种厚度尺寸垫片的要求。片的要求。片的要求。
【技术实现步骤摘要】
石墨烯泡沫块体、导热片、垫片、排布装置及制备方法
[0001]本专利技术涉及石墨烯导热界面材料
，具体涉及石墨烯泡沫块体、导热片、导热垫片、排布装置及制备方法。
技术介绍
[0002]石墨烯具有优异的导热性能，在导热、散热、热管理等领域有着广泛的应用前景。将高导热的石墨烯膜层层堆叠粘接，并沿着堆叠方向进行切割成片，得到的石墨烯导热垫片，在纵向上可以获得高导热性能，满足5G通讯设备中高功率芯片的散热需求，在实际使用过程中，因为石墨烯不易单独制备，为了充分发挥其高导热优势，可以选择以导热膜整体结构定向排列的方式与高分子聚合物相结合，如文献CN113183544A、CN113290958A、CN113556925A。
[0003]然而，上述文献中的石墨烯导热垫片，其石墨烯层层粘接的结构，往往会引起垫片开裂的风险。对此，专利文献CN113829684A公开了一种碳纤维增强石墨烯导热垫片的方法，该方法是在石墨烯导热垫片横向上设置贯穿孔，并将碳纤维穿插入所述贯穿孔中，从而起到增强作用，防止垫片开裂。
[0004]但是，直接在垫片横向上进行打孔，会破坏石墨烯的整体结构；同时，穿插的碳纤维在贯穿孔中会生产一定的间隙，导致其增强效果有限；此外，设置贯穿孔要求导热垫片具有一定的厚度(如1mm以上)，对于超薄型导热垫片则不能适用。
技术实现思路
[0005]针对现有技术存在问题中的一个或多个，本专利技术提供一种石墨烯泡沫块体的制备方法，包括：
[0006]将纤维阵列排布在基材上；
[0007]将纤维阵列沿涂布方向在基材上放平；
[0008]沿放平的方向涂布氧化石墨烯浆料；
[0009]涂布后，将纤维阵列沿垂直于涂布方向拉起，进行干燥处理；
[0010]重复涂布、拉起和干燥的步骤，得到氧化石墨烯块体；
[0011]对上述氧化石墨烯块体进行热处理，得到石墨烯泡沫块体。
[0012]根据本专利技术的一个方面，所述氧化石墨烯浆料的固含量为1.5wt.％
‑
9wt.％，低于1.5wt.％时，浆料过稀，不利于多层涂布；高于9wt.％时，浆料过稠，且石墨烯泡沫块体内部纤维存在一定阻力，刮涂困难。
[0013]优选地，所述氧化石墨烯浆料的固含量为3wt.％
‑
6wt.％。
[0014]根据本专利技术的一个方面，所述沿放平的方向涂布氧化石墨烯浆料的步骤中，每次涂布的厚度为0.5
‑
10mm，低于0.5mm则效率过低；高于10mm，在干燥时会因为上层和内部干燥速率差异过大，导致容易开裂。
[0015]优选地，每次涂布的厚度为2
‑
6mm。
[0016]根据本专利技术的一个方面，所述干燥处理为常温干燥或加热干燥，优选地，为加热干燥；进一步优选地，加热温度40
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150℃，温度低于40℃，则干燥速度缓慢；温度高于150℃，石墨烯浆料层易有气泡进入造成褶皱。
[0017]根据本专利技术的一个方面，所述对上述氧化石墨烯块体进行热处理的步骤中，所述热处理的温度≥2400℃，优选地，所述热处理的温度≥2800℃；所述热处理的时间≥2h，优选地，所述热处理的时间≥5h。温度低于2400℃或时间低于2h，则热处理不完全，样品导热性能较差。
[0018]根据本专利技术的一个方面，还包括：对石墨烯泡沫块体进行压制，优选地，压制后，石墨烯泡沫块体的密度为0.8
‑
2.2g/cm3，进一步优选为1.0
‑
1.8g/cm3。
[0019]根据本专利技术的第二方面，提供一种石墨烯泡沫块体，包括多层石墨烯层和纤维阵列，所述多层石墨烯层沿与纤维阵列垂直的方向定向排列。
[0020]根据本专利技术的第二方面，所述石墨烯泡沫块体的厚度为30
‑
250mm，优选地，所述石墨烯泡沫块体的厚度为50
‑
150mm，石墨烯泡沫块体厚度低于30mm，不利于导热片和导热垫片的制备；石墨烯泡沫块体厚度高于250mm，则导热块容易出现开裂情况。
[0021]根据本专利技术的第二方面，所述纤维阵列的纤维之间的间距为1
‑
20mm，低于1mm，间距过小，不利于后续的涂布；高于20mm，则过于疏松，所得石墨烯块体的部分区域会出现分层，切割所得导热垫片容易出现开裂，力学性能会显著下降。
[0022]优选地，所述纤维阵列的纤维之间的间距为5
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10mm。
[0023]根据本专利技术的第二方面，所述纤维阵列的纤维的直径为5
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50微米，低于5微米，不易布置成整列；高于50微米，纤维本身强度稳定性会降低，不能起到均匀的力学增强效果。
[0024]优选地，所述纤维阵列的纤维的直径为8
‑
20微米。
[0025]根据本专利技术的第二方面，所述纤维阵列的纤维为石墨纤维、石墨烯纤维、纳米碳管纤维、碳纤维和聚烯烃纤维中的至少一种。
[0026]根据本专利技术的第二方面，所述纤维阵列的纤维为单根纤维或/和纤维束。
[0027]根据本专利技术的第二方面，所述纤维阵列的纤维为未经处理的纤维或经过氧化处理的纤维。
[0028]优选地，所述经过氧化处理的纤维的氧原子占比为5wt.％
‑
35wt.％，低于5％，则其性质与未经处理的相近；高于35％，则氧化程度过深，导致纤维力学性能显著降低，不适合制备本专利技术所述石墨烯导热泡沫块。
[0029]进一步优选地，所述经过氧化处理的纤维的氧原子占比为6wt.％
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15wt.％。
[0030]根据本专利技术的第三方面，提供一种导热片的制备方法，包括：
[0031]将上述石墨烯泡沫块体沿平行于纤维方向切割，得到导热片；
[0032]优选地，所述切割方式为线切割、激光切割、超声波切割、刀片切割、冷冻切割、震动切割和超声波
‑
冷冻切割中至少一种。
[0033]根据本专利技术的第四方面，提供一种导热片，包括多层石墨烯层和纤维阵列，所述多层石墨烯层沿与纤维阵列垂直的方向定向排列；
[0034]根据本专利技术的第四方面，所述导热片的厚度不小于0.3mm，优选地，所述导热片的厚度为0.5
‑
1mm，如切割厚度低于0.3mm，一般的切割方式较难实现，且内部碳纤维阵列容易受到破坏。
[0035]根据本专利技术的第五方面，提供一种石墨烯导热垫片的制备方法，包括：
[0036]将上述导热片浸入高分子聚合物，固化，得到石墨烯导热垫片；
[0037]优选地，采用真空浸渍、常压浸渍或高压浸渍将高分子聚合物浸入导热片；进一步优选地，真空浸渍的真空度为0.095～0.099MPa；进一步优选地，高压浸渍的压力为0.5～10MPa；真空浸渍的真空度低于0.095MPa或高压浸渍的压力小于0.5MPa时,则与常压浸渍效果区别不大；真空浸渍的真空度高于0.0本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种石墨烯泡沫块体的制备方法，其特征在于，包括：将纤维阵列排布在基材上；将纤维阵列沿涂布方向在基材上放平；沿放平的方向涂布氧化石墨烯浆料；涂布后，将纤维阵列沿垂直于涂布方向拉起，进行干燥处理；重复涂布、拉起和干燥的步骤，得到氧化石墨烯块体；对上述氧化石墨烯块体进行热处理，得到石墨烯泡沫块体。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述氧化石墨烯浆料的固含量为1.5wt.％
‑
9wt.％，优选地，所述氧化石墨烯浆料的固含量为3wt.％
‑
6wt.％；优选地，所述沿放平的方向涂布氧化石墨烯浆料的步骤中，每次涂布的厚度为0.5
‑
10mm，进一步优选地，每次涂布的厚度为2
‑
6mm；优选地，所述干燥处理为常温干燥或加热干燥，进一步优选地，为加热干燥；进一步优选地，加热温度40
‑
150℃；优选地，所述对上述氧化石墨烯块体进行热处理的步骤中，所述热处理的温度≥2400℃，进一步优选地，所述热处理的温度≥2800℃；所述热处理的时间≥2h，进一步优选地，所述热处理的时间≥5h。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，还包括：对石墨烯泡沫块体进行压制，优选地，压制后，石墨烯泡沫块体的密度为0.8
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2.2g/cm3，进一步优选为1.0
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1.8g/cm3。4.一种石墨烯泡沫块体，其特征在于，包括多层石墨烯层和纤维阵列，所述多层石墨烯层沿与纤维阵列垂直的方向定向排列；优选地，所述石墨烯泡沫块体的厚度为30
‑
250mm，进一步优选地，所述石墨烯泡沫块体的厚度为50
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150mm；优选地，所述纤维阵列的纤维之间的间距为1
‑
20mm，进一步优选地，所述纤维阵列的纤维之间的间距为5
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10mm；优选地，所述纤维阵列的纤维的直径为5
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50微米，进一步优选地，所述纤维阵列的纤维的直径为8
‑
20微米；优选地，所述纤维阵列的纤维为石墨纤维、石墨烯纤维、纳米碳管纤维、碳纤维和聚烯烃纤维中的至少一种；优选地，所述纤维阵列的纤维为单根纤维或/和纤维束。5.根据权利要求4所述的石墨烯泡沫块体，其特征在于，所述纤维阵列的纤维为未经处理的纤维或经过氧化...
【专利技术属性】
技术研发人员：张鹏，葛翔，史云凯，李壮，周曙，胡佳佳，杨淑洁，
申请(专利权)人：常州富烯科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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