石墨烯泡沫柱的制备方法和石墨烯散热材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种石墨烯泡沫柱的制备方法，包括以下步骤：步骤S1，收卷氧化石墨烯膜：将氧化石墨烯膜收紧在石墨柱上得到柱状体，并用外套筒套住所述柱状体，然后抽出所述石墨柱，得到氧化石墨烯卷材；步骤S2，制备石墨烯泡沫柱：将步骤S1中所述氧化石墨烯卷材热处理和石墨化处理，得到石墨烯泡沫柱。本发明专利技术还提供石墨烯散热材料及其制备方法，石墨烯散热材料纵向导热率高。本发明专利技术中利用高温高压条件下、石墨烯层间范德瓦尔斯结合力进行连接制备石墨烯泡沫柱，无需引入胶粘剂，制备工艺简单，成本低廉。本发明专利技术可制备厚度可控的石墨烯散热材料，适用于不同尺寸要求，产品可加工性强，且制备得到的石墨烯散热材料导热性能优异。得到的石墨烯散热材料导热性能优异。得到的石墨烯散热材料导热性能优异。

【技术实现步骤摘要】
石墨烯泡沫柱的制备方法和石墨烯散热材料及其制备方法


[0001]本专利技术散热材料制备
，尤其涉及石墨烯泡沫柱的制备方法和石墨烯散热材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着5G时代来临，开发高性能的热管理材料以消除平面内和平面外的过量热量，以保持电子设备的高效运行和延长其寿命，是一个特别值得关注的问题。石墨烯作为一种二维蜂窝晶格sp2杂化的碳材料，由于其优异的理论热导率，被认为是一种很有前途的散热材料。
[0003]然而，目前石墨烯泡沫材料的制备过程略繁琐，且制备的石墨烯导热膜的产品存在一定的缺陷：由于石墨烯是各向异性材料，虽然水平导热率高达1500W/m
·
K，但纵向导热率只有5～8W/m
·
K，这让石墨烯散热膜在使用时需搭配界面导热材料来填补纵向导热的不足，增加了使用的成本。
[0004]现有技术中，专利CN113147115A将石墨烯泡棉层层叠加，层与层之间通过含有导热填料的胶黏剂粘接，沿着层叠方向切割成片材，得到导热垫片，增加纵向导热率；专利CN114106561A将导热垫片卷曲或折叠起来，并且确保卷曲后的石墨烯泡棉层与层之间留有用于注入胶黏剂的空隙，然后往层与层之间的所述空隙中注入胶粘剂，经过中高温固化形成石墨烯导热垫片，以提高纵向导热率。以上方法都需要加入胶黏剂将石墨烯散热膜粘结起来，既增加成本，又降低效率，且对环境有不利影响。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是在于克服现有技术中存在的不足，提供石墨烯泡沫柱的制备方法和石墨烯散热材料及其制备方法，石墨烯泡沫柱制备工艺简单、成本低廉，且无需引入胶粘剂，石墨烯散热材料纵向导热性能优异。为实现以上技术目的，本专利技术实施例采用的技术方案是：
[0006]第一方面，本专利技术实施例提供了一种石墨烯泡沫柱的制备方法，包括以下步骤：
[0007]步骤S1，收卷氧化石墨烯膜：将氧化石墨烯膜收紧在长度为100～500mm、直径为3～10mm的石墨柱上得到柱状体，并用外套筒套住所述柱状体，然后抽出所述石墨柱，得到氧化石墨烯卷材；
[0008]步骤S2，制备石墨烯泡沫柱：将步骤S1中所述氧化石墨烯卷材先在300℃下进行热处理10～30h，再在2700～3000℃下进行石墨化处理2～15h，得到石墨烯泡沫柱。
[0009]进一步地，步骤S1中，所述氧化石墨烯膜的长度为10～100m、宽度为50～300mm；
[0010]所述柱状体的直径为50～200mm。
[0011]进一步地，步骤S1中，所述外套筒的直径不小于所述柱状体的直径；
[0012]所述外套筒的材质选用石墨、不锈钢、陶瓷中的一种。
[0013]进一步地，所述石墨烯泡沫柱的直径为75～300mm；
[0014]所述石墨烯泡沫柱的密度为0.1～0.3g/
㎝3。
[0015]第二方面，本专利技术还提供一种石墨烯散热材料的制备方法，所述石墨烯散热材料为石墨烯散热片，包括以下步骤：
[0016]沿径向等间隔切割上述制备方法制备得到的石墨烯泡沫柱，得到厚度一致的石墨烯泡沫饼，再沿轴向压延所述石墨烯泡沫饼，得到石墨烯散热片。
[0017]进一步地，所述石墨烯泡沫饼的厚度为1～10mm；
[0018]压延的压力为10～100MPa。
[0019]第三方面，本专利技术还提供一种石墨烯散热材料，所述石墨烯散热材料为石墨烯散热片，所述石墨烯散热片通过上述石墨烯散热材料的制备方法制成。
[0020]第四方面，本专利技术还提供一种石墨烯散热材料的制备方法，所述石墨烯散热材料为石墨烯组合结构，包括以下步骤：
[0021]在石墨烯发泡块体上开设贯穿孔，将上述制备方法制备得到的石墨烯泡沫柱镶嵌入所述孔中，再进行压延处理，得到石墨烯组合结构。
[0022]进一步地，所述石墨烯发泡块体的宽度为100～400mm，长度为375～1875mm，厚度为3～10mm；
[0023]所述石墨烯发泡块体上设有4～5个孔，任一孔沿厚度方向贯穿所述石墨烯发泡块体，任一孔的孔径为80～300mm；
[0024]压延的压力为10～100MPa。
[0025]第五方面，本专利技术还提供一种石墨烯散热材料，所述石墨烯散热材料为石墨烯组合结构，所述石墨烯组合结构通过上述石墨烯散热材料的制备方法制成。
[0026]本专利技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
[0027]1)本专利技术中利用高温高压条件下、石墨烯层间范德瓦尔斯结合力进行连接制备石墨烯泡沫柱，无需引入胶粘剂，制备工艺简单，成本低廉。
[0028]2)本专利技术可制备厚度可控的石墨烯散热材料，适用于不同尺寸要求，产品可加工性强，且制备得到的石墨烯散热片的水平热导率为1000～1800W/m
·
K，纵向导热率为30～300W/m
·
K，制备得到的石墨烯组合结构的水平导热率为800～1600W/m
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K，纵向导热率为20～200W/m
·
K，性能优异。
附图说明
[0029]图1为本专利技术实施例中采用外套筒套住柱状体的结构示意图。
[0030]图2为本专利技术实施例中将石墨烯泡沫柱嵌入石墨烯发泡块体的结构示意图。
[0031]附图标记说明：
[0032]1‑
氧化石墨烯膜，2
‑
外套筒，3
‑
石墨烯泡沫柱，4
‑
石墨烯发泡块体。
具体实施方式
[0033]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0034]第一方面，本专利技术实施例提供了一种石墨烯泡沫柱的制备方法，包括以下步骤：
[0035]步骤S1，收卷氧化石墨烯膜：将氧化石墨烯膜收紧在长度为100～500mm、直径为3～10mm的石墨柱上得到柱状体，例如长度可以为100mm、200mm、300mm、400mm、500mm等，例如直径可以为3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm、10mm等，并用外套筒套住所述柱状体，然后抽出所述石墨柱，如图1所示，得到氧化石墨烯卷材；
[0036]步骤S2，制备石墨烯泡沫柱：将步骤S1中所述氧化石墨烯卷材先在300℃下进行热处理10～30h，例如温度可以为300℃、700℃、1000℃、1500℃、2000℃、2500℃、3000℃等，时间可以为10h、15h、20h、25h、30h等，再在2700～3000℃下进行石墨化处理2～15h，例如温度可以为2700℃、2750℃、2800℃、2850℃、2900℃、2950℃、3000℃等，时间可以为2h、5h、8h、10h、12h、15h等，得到石墨烯泡沫柱。
[0037]进一步地，步骤S1中，所述氧化石墨烯膜的长度为10～1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯泡沫柱的制备方法，其特征在于,包括以下步骤：步骤S1，收卷氧化石墨烯膜：将氧化石墨烯膜收紧在长度为100～500mm、直径为3～10mm的石墨柱上得到柱状体，并用外套筒套住所述柱状体，然后抽出所述石墨柱，得到氧化石墨烯卷材；步骤S2，制备石墨烯泡沫柱：将步骤S1中所述氧化石墨烯卷材先在300℃下进行热处理10～30h，再在2700～3000℃下进行石墨化处理2～15h，得到石墨烯泡沫柱。2.如权利要求1所述的石墨烯泡沫柱的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述氧化石墨烯膜的长度为10～100m、宽度为50～300mm；所述柱状体的直径为50～200mm。3.如权利要求1所述的石墨烯泡沫柱的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述外套筒的直径不小于所述柱状体的直径；所述外套筒的材质选用石墨、不锈钢、陶瓷中的一种。4.如权利要求1
‑
3任一项所述的石墨烯泡沫柱的制备方法，其特征在于，所述石墨烯泡沫柱的直径为75～300mm；所述石墨烯泡沫柱的密度为0.1～0.3g/
㎝3。5.一种石墨烯散热材料的制备方法，其特征在于,所述石墨烯散热材料为石墨烯散热片，包括以下步骤：沿径向等间隔切割...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈曲，唐文军，于晓东，吴晓宁，朱光福，
申请(专利权)人：北京中石伟业科技股份有限公司北京中石伟业科技宜兴有限公司无锡中石库洛杰科技有限公司，
类型：发明
国别省市：