一种持续散热型石墨烯导热膜及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种持续散热型石墨烯导热膜及其制备方法与应用，属于石墨烯材料领域。该持续散热型石墨烯导热膜包括石墨烯材料层和减少石墨烯材料层热积累的散热功能层，所述散热功能层覆盖在所述石墨烯材料层上，其中，散热功能层所用的散热材料为热激发材料。本发明专利技术通过石墨烯薄膜与热激发材料相结合，充分利用了石墨烯薄膜的导热性能，将热源的热量传导至热激发材料，热激发材料将热能及转化为可见光，激发的可见光无法能量等级跌落、无法再次加热材料，从而达到持续的散热效果，提高石墨烯导热膜的持续散热性能，从根本上解决传统石墨烯薄膜导热性能好，散热性能差的尴尬局面，实现石墨烯材料在局限空间条件下同时具备高效导热和散热性能。效导热和散热性能。效导热和散热性能。

【技术实现步骤摘要】
一种持续散热型石墨烯导热膜及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于石墨烯材料领域，尤其涉及一种持续散热型石墨烯导热膜及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]石墨烯具有优异的热学性能，在热传导领域具有巨大的运用前景。基于石墨烯超高的本征热传导系数，目前已被开发由各种规格的石墨烯导热膜，并在手机、电脑等智能设备芯片散热中运用。随着5G时代的到来，这些智能设备通常需要大量算力来维持运算，同时势必会产生大量废热，且这些设备普遍空间狭小，无法使用传统的风扇进行散热，轻薄高效的薄膜型散热材料的开发势在必行。
[0003]石墨烯导热膜具有非常理想的导热系数，但其本身比容量很小，因此，通常出现导热膜将芯片热量迅速传导到膜材，膜材温度迅速升到并与热源温度持平，在没有后续的持续散热手段加持条件下，是很难继续吸收并传导热源的能量，从而失去散热功能。而目前石墨烯导热膜的前沿开发主要集中于继续提高导热系数和增加导热膜的厚度，试图通过厚度增加而提高吸热能量，这是治标不治本的。
[0004]公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术中石墨烯材料虽然导热性能好，但是散热性能有限的技术问题，提供一种持续散热型石墨烯导热膜及其制备方法与应用。
[0006]本专利技术的专利技术构思如下：
[0007]石墨烯薄膜的导热系数代表了热的传导快慢，相当于“水管”的作用，导热系数越高，“水管”的口径越大，热流通量越多，“水管”中的“水”流速也越快；而石墨烯导热膜的厚度相对于“池子”，厚度越大，相当“池子”越大，可储存的“水”量越多，但厚度是有限的，“池子”再大也有一个限度，总有装满的时候，而且石墨烯本身比热容就小，在局限空间内石墨烯导薄膜均热性能非常理想，而散热性能有限。想要获得理想的散热性能，我们需要在“池子”上挖一个“缺口”，让石墨烯薄膜上的热源持续流失，把石墨烯薄膜当成“纯水管”使用，给热源持续“泄洪”，以达到给设备持续降温的效果。
[0008]本专利技术的专利技术原理如下：
[0009]本专利技术通过简单的涂布工艺，将散热材料涂布在石墨烯薄膜其中一个表面上，没有涂布的一面与热源接触，石墨烯薄膜吸收热量后将热量传导至散热材料上，散热材料将热能转化成光能、电能等其他形式的能量。散热材料优选热激发材料，热激发材料是一种通过吸收环境热能电子受激跃迁，并从激发态回落到基态，同时将吸收的热能转化为其他形式的能量激发出去，优选热能转化为可见光的模式，激发的可见光无法能量等级跌落无法再次加热材料，从而达到持续的散热效果，以达到为热源“泄洪”的目的。
[0010]本专利技术第一方面提供一种持续散热型石墨烯导热膜，包括石墨烯材料层和减少石墨烯材料层热积累的散热功能层，所述散热功能层覆盖在所述石墨烯材料层上。石墨烯材料层一面覆盖散热功能层，另一面与热源接触，热源释放的热量快速传导至石墨烯材料层，这些热量经由散热功能层释放至外界环境中，从而实现石墨烯导热膜的散热功能。
[0011]在一些实施方式中，上述散热功能层所用的散热材料为热激发材料。热激发材料是一种通过吸收环境热能电子受激跃迁，并从激发态回落到基态，同时将吸收的热能转化为其他形式的能量激发出去。
[0012]在一些实施方式中，上述热激发材料选自自然萤光石粉末和/或夜光粉；优选的，上述热激发材料选自以下一中或多种：以碱金属硫化物(ZnS、CaS、CrS等)或铝酸盐(SrAl2O4、CaAl2O4、BaAl2O4等)为发光基材、以稀土金属(Eu、Sm、Er、Nd等)为激发剂的无机荧光材料、带有共轭杂环及生色团的有机荧光材料(如1,8
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萘酰亚胺类衍生物、吡唑啉衍生物、三苯胺类衍生物、卟啉类衍生物、咔唑类衍生物、吡嗪类衍生物、噻唑类衍生物等)、以及含磷元素的热激发发光材料。优选的材料能够将热能转化为可见光的模式，激发的可见光无法能量等级跌落无法再次加热石墨烯材料，从而达到持续的散热效果。
[0013]本专利技术第二方面提供一种持续散热型石墨烯导热膜的制备方法，包括：在石墨烯材料表面涂布含有散热材料的混合浆料，烘干后得到上述持续散热型石墨烯导热膜；优选的，涂布的厚度为10
‑
50μm；进一步优选的，烘干后涂布层厚度为厚度5
‑
20μm。单纯的散热材料难以直接涂布到石墨烯材料表面的，因此需制备成混合浆料以便于散热材料的涂布；优选的，混合浆料中散热材料的质量分数为15％
‑
30％；进一步优选的，上述烘干的温度范围为60～80℃。
[0014]在一些实施方式中，上述散热材料为热激发材料；优选的，上述热激发材料选自自然萤光石粉末和/或夜光粉，其中自然萤光石粉是含有稀土元素的萤光石粉，夜光粉通常为人工合成的稀土离子发光或稀土荧光复合材料；优选的，所述热激发材料选自碱金属硫化物(如ZnS、CaS、CrS等)和/铝酸盐(SrAl2O4、CaAl2O4、BaAl2O4等)为发光基材以稀土金属(Eu、Sm、Er、Nd等)为激发剂的无机荧光材料、有共轭杂环及生色团的有机荧光材料、含磷元素的热激发发光材料中的一种或多种；相较于有机荧光材料，无机荧光材料更加稳定、效果更好
[0015]在一些实施方式中，上述涂布前先用溶剂浸润石墨烯材料表面。其目的在于通过预浸润，减少涂布层预石墨烯墨界面存在过多应力，增强两层物质的结合力。
[0016]在一些实施方式中，上述混合浆料的制备方法包括：将成膜剂溶于溶剂中，混合均匀，然后加入上述散热材料，搅拌均匀后，得到上述混合浆料。将散热材料与成膜剂混合，通过成膜剂的成膜作用，帮助散热材料涂布在石墨烯材料表面。
[0017]在一些实施方式中，上述成膜剂选自聚酰亚胺(PI)、聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯中的一种或多种成膜性较好的高分子材料；
[0018]和/或，上述溶剂选自N
‑
甲基吡咯烷酮(NMP)、甲胺、二甲胺、石油醚、二氯甲烷、丙酮、氯仿、四氢呋喃、苯及其衍生物中的一种或多种。上述成膜剂易成膜，热稳定性好，具备优良的机械性能，绝缘性能好，且具有很好的粘结性，有效地、安全的将散热材料固定在石墨烯材料表面，不仅充当成膜剂、还发挥着粘结剂的作用；另外，这些成膜剂具有良好的透光性能，散热材料将热能转换成光能能够有效的释放。
[0019]本专利技术第三方面提供一种上述持续散热型石墨烯导热膜或上述制备方法制备得
到的持续散热型石墨烯导热膜在智能化设备散热领域的应用。
[0020]本专利技术第四方面提供一种超薄散热器，包括上述持续散热型石墨烯导热膜或上述制备方法制备得到的持续散热型石墨烯导热膜。
[0021]相比于现有技术，本专利技术达到的技术效果如下：
[0022](1)热激发材料是一种通过吸收环境热能电子受激跃迁，并从激发态回落到基态，同时将吸收的热能转化为其他形式的能量本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种持续散热型石墨烯导热膜，其特征在于，包括石墨烯材料层(1)和减少石墨烯材料层热积累的散热功能层(2)，所述散热功能层(2)覆盖在所述石墨烯材料层(1)上。2.根据权利要求1所述的持续散热型石墨烯导热膜，其特征在于，所述散热功能层(2)所用的散热材料为热激发材料。3.根据权利要求2所述的持续散热型石墨烯导热膜，其特征在于，所述热激发材料选自自然萤光石粉末和/或夜光粉；优选的，所述热激发材料选自碱金属硫化物和/铝酸盐为发光基材以稀土金属为激发剂的无机荧光材料、有共轭杂环及生色团的有机荧光材料、含磷元素的热激发发光材料中的一种或多种。4.一种持续散热型石墨烯导热膜的制备方法，其特征在于，包括：在石墨烯材料表面涂布含有散热材料的混合浆料，烘干后得到所述持续散热型石墨烯导热膜。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述散热材料为热激发材料；优选的，所述热激发材料选自自然萤光石粉末和/或夜光粉；近一步优选的，所述热激发材料选自碱金属硫化物和/铝酸盐为发光基材以稀土金属为激发剂的无机荧光材料、有共...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡金明，陈其赞，赵蓝蔚，
申请(专利权)人：广东墨睿科技有限公司，
类型：发明
国别省市：