导热复合材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种导热复合材料及其制备方法和应用，所述导热复合材料包括以下制备步骤：提供金属片材，于所述金属片材的两个相对表面分别形成石墨层和硬质导热颗粒层，得到复合单元，其中，所述石墨层中的石墨与所述硬质导热颗粒层中的硬质导热颗粒的粒径比为10:1

【技术实现步骤摘要】
导热复合材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及金属导热复合材料
，特别是涉及导热复合材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]传统的金属散热材料存在散热差的问题，已不能满足半导体、新能源等技术的快速发展。于是，传统技术通过在金属基体中加入石墨、金刚石等高导热填料，制备金刚石
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金属、石墨
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金属等高导热复合材料，具有较好的导热和散热性能。
[0003]其中，石墨
‑
金属基导热复合材料虽具有较好的导热率，但石墨在金属基体中容易出现团聚现象，从而导致导热复合材料出现导热性能不均匀的问题；同时，在制备石墨
‑
金属基导热复合材料时，石墨的天然脆性和团聚现象容易导致导热复合材料的力学性能变差。

技术实现思路

[0004]基于此，有必要针对上述问题，提供一种导热复合材料及其制备方法和应用，由该方法制备得到的导热复合材料具有优异的力学性能和导热性能。
[0005]一种导热复合材料的制备方法，包括以下制备步骤：
[0006]提供金属片材，于所述金属片材的两个相对表面分别形成石墨层和硬质导热颗粒层，得到复合单元，其中，所述石墨层中的石墨与所述硬质导热颗粒层中的硬质导热颗粒的粒径比为10:1
‑
1000:1；
[0007]将至少两个所述复合单元进行堆叠设置，得到复合体，其中，相邻的两个所述复合单元中，所述石墨层与所述硬质导热颗粒层层叠设置；
[0008]将所述复合体进行冷压，得到预制体；以及
[0009]将所述预制体进行热压成型，得到所述导热复合材料，其中，所述预制体进行热压成型的温度大于所述金属片材的熔融温度。
[0010]在其中一个实施例中，所述石墨的粒径为10μm
‑
500μm。
[0011]在其中一个实施例中，所述硬质导热颗粒的粒径为0.1μm
‑
30μm。
[0012]在其中一个实施例中，所述石墨选自鳞片石墨粉、球状石墨粉或者石墨纤维粉中的至少一种。
[0013]在其中一个实施例中，所述硬质导热颗粒选自碳化硅颗粒、氮化铝颗粒或者金刚石颗粒中的至少一种。
[0014]在其中一个实施例中，所述石墨层的厚度为10μm
‑
100μm；
[0015]及/或，所述硬质导热颗粒层的厚度为0.5μm
‑
30μm；
[0016]及/或，所述金属片材的厚度为10μm
‑
100μm。
[0017]在其中一个实施例中，所述金属片材选自铝箔、铜箔或者银箔中的至少一种。
[0018]本专利技术的导热复合材料的制备方法中，金属片材熔融后成为半熔融体或者可流动
体，从而能够在石墨、硬质导热颗粒之间的空隙进行重新排列，形成金属骨架，提升制得的导热复合材料的力学性能。粒径比为10:1
‑
1000:1的石墨和硬质导热颗粒之间能够有效匹配，使得两者之间的致密度提高，重新排列后的硬质导热颗粒能够镶嵌在石墨中，从而阻碍了石墨间的滑移和断裂裂纹的扩展，提升导热复合材料的力学性能。同时重新排列后的石墨和硬质导热颗粒也能够形成高定向排布的导热网链，提升导热复合材料的导热性能。因而，本专利技术的制备方法制得的导热复合材料具有优异的力学性能和导热性能。
[0019]一种导热复合材料，所述导热复合材料包括金属骨架和填充于所述金属骨架之间的导热体，所述导热体包括定向排列的石墨，所述石墨之间镶嵌有硬质导热颗粒。
[0020]本专利技术的导热复合材料中，通过导热体中定向排列的石墨和石墨之间镶嵌的硬质导热颗粒配合，并和金属骨架共同作用，赋予导热复合材料优异的力学性能和导热性能。
[0021]在其中一个实施例中，所述金属骨架、石墨以及硬质导热颗粒的总质量分数为100％，所述金属骨架的质量分数为45％
‑
55％，所述石墨的质量分数为37％
‑
52％，所述硬质导热颗粒的质量分数为3％
‑
8％。
[0022]一种导热制品，所述导热制品包括所述的导热复合材料；
[0023]或者，所述导热制品由所述的导热复合材料制成。
[0024]本专利技术得到的导热复合材料具有优异的力学性能和导热性能，因而制得的导热制品能够满足高散热和高强度要求的应用场景，广泛应用于半导体、新能源、通讯技术等高散热要求、高强度要求的

附图说明
[0025]图1为实施例2的导热复合材料的截面的扫描电镜图；
[0026]图2为实施例2的导热复合材料的XRD(X
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ray diffraction，X射线衍射)图；
[0027]图3为实施例9的导热复合材料截面的石墨层内区域的扫描电镜图；
[0028]图4为对比例4的导热复合材料的截面的扫描电镜图。
具体实施方式
[0029]以下将对本专利技术提供的导热复合材料的制备方法及导热复合材料作进一步说明。
[0030]应予说明的是，以金属片材的其中一个表面作为上表面，与上表面相对的表面作为下表面。
[0031]本专利技术提供一种导热复合材料的制备方法，包括以下制备步骤：
[0032]S1，提供金属片材，于所述金属片材的两个相对表面分别形成石墨层和硬质导热颗粒层，得到复合单元，其中，所述石墨层中的石墨与所述硬质导热颗粒层中的硬质导热颗粒的粒径比为10:1
‑
1000:1；
[0033]S2，将至少两个所述复合单元进行堆叠设置，得到复合体，其中，相邻的两个所述复合单元中，所述石墨层与所述硬质导热颗粒层层叠设置；
[0034]S3，将所述复合体进行冷压，得到预制体；以及
[0035]S4，将所述预制体进行热压成型，得到所述导热复合材料，其中，所述预制体进行热压成型的温度大于所述金属片材的熔融温度。
[0036]本专利技术的导热复合材料的制备方法，将金属片材熔融成为半熔融体或者可流动
体，在石墨、硬质导热颗粒之间的空隙进行重新排列后形成金属骨架，并采用粒径比为10:1
‑
1000:1的石墨和硬质导热颗粒进行有效匹配，将硬质导热颗粒镶嵌在石墨中，共同赋予制得的导热复合材料具有优异的力学性能和导热性能。
[0037]步骤S1中，所述金属片材选自铝箔、铜箔或者银箔中的至少一种，使得金属片材在热压过程中能够更好地进行熔融。具体的，所述金属片材的厚度为10μm
‑
100μm。
[0038]可选的，所述石墨选自鳞片石墨粉、球状石墨粉或者石墨纤维粉中的至少一种，从而使得石墨和硬质导热颗粒更好地配合，硬质导热颗粒能够更好地镶嵌在石墨中，进一步提升导热复合材料的力学性能和导热性能。
[0039]可选的，所述硬质导热颗粒选自碳化硅颗粒、氮化铝颗粒或者金刚石颗粒中的至少一种，使得硬质导热颗粒能够更好地与石墨本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种导热复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：提供金属片材，于所述金属片材的两个相对表面分别形成石墨层和硬质导热颗粒层，得到复合单元，其中，所述石墨层中的石墨与所述硬质导热颗粒层中的硬质导热颗粒的粒径比为10:1
‑
1000:1；将至少两个所述复合单元进行堆叠设置，得到复合体，其中，相邻的两个所述复合单元中，所述石墨层与所述硬质导热颗粒层层叠设置；将所述复合体进行冷压，得到预制体；以及将所述预制体进行热压成型，得到所述导热复合材料，其中，所述预制体进行热压成型的温度大于所述金属片材的熔融温度。2.根据权利要求1所述的导热复合材料的制备方法，其特征在于，所述石墨的粒径为10μm
‑
500μm。3.根据权利要求1所述的导热复合材料的制备方法，其特征在于，所述硬质导热颗粒的粒径为0.1μm
‑
30μm。4.根据权利要求1所述的导热复合材料的制备方法，其特征在于，所述石墨选自鳞片石墨粉、球状石墨粉或者石墨纤维粉中的至少一种。5.根据权利要求1所述的导热复合材料的制备方法，其特征在于，所述硬质导热颗粒选自碳化硅颗粒、氮化铝颗粒或者金刚石颗粒中的至少一种。6.根据权利要求1所述的导热复合材料的制备方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：马洪兵，薛晨，赵忱，彭永忠，杨国永，江南，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：