一种柔性可附形热管理/电磁屏蔽复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开的一种柔性可附形热管理/电磁屏蔽复合材料及其制备方法，属于热管理及电磁防护领域。本发明专利技术将掺杂有微纳金属粒子的相变材料吸收到碳基材料中制备出成型稳定的微纳金属粒子改性复合材料，利用相变材料具有的高相变潜热、高热容的储能特点来吸收热量，利用铜、银等微纳金属粒子的高导热和高导电特性，与碳基材料起到协同作用，使复合材料具有优异的热管理性能和电磁屏蔽性能。通过有机柔性材料封装微纳金属粒子改性复合材料，利用有机柔性材料具备较好的柔韧性和相变材料由固态转变为液体后的可变形性，当电子设备温度高于相变材料熔点时，可实现有机柔性材料封装微纳金属粒子改性复合材料柔性可附形的功能，彻底解决相变材料泄露问题。决相变材料泄露问题。决相变材料泄露问题。

【技术实现步骤摘要】
一种柔性可附形热管理/电磁屏蔽复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种柔性可附形热管理/电磁屏蔽复合材料及其制备方法，属于热管理及电磁防护领域。

技术介绍

[0002]5G时代来临，电子信息技术发展迅速，各种电子设备广泛应用于民用、航天、军事等领域。电子设备运行过程中不断产生的电磁辐射不仅会相互影响，而且可能会导致信息安全问题，因此，电子设备的电磁屏蔽非常重要。与此同时，由于电子设备小型化和高功率化的发展，其工作产生的大量热量无法及时散发，导致温度过高造成性能下降，甚至出现故障和损坏。为了保证电子设备运行的可靠性和稳定性，延长其使用寿命，开发高效实用的散热及电磁屏蔽技术非常必要。
[0003]现有的研究多从热管理、电磁屏蔽两个方面分别进行研究。在电子设备的热管理方面，主要研究集中在将高导热材料引入聚合物中制备导热性聚合物复合材料。现有的高热导率的聚合物材料能有效地促进电子器件中的热扩散，但它们不能保持电子器件的最佳工作温度，故而限制了其应用。相变材料(PCM)可以吸收电子设备在工作期间散发的热量，将电子设备的工作温度保持在PCM相变温度附近，且具备简单、高可靠性和低功耗的特点。在相变材料中，石蜡(PW)具有成本低、储能密度高、相变温度适中、热稳定性好等优点，在热能储存领域得到了广泛的研究和应用。但是石蜡在应用过程中存在热导率低和相变泄露的问题，为了解决这个问题，采用了多孔材料吸附、微胶囊包覆、高导热材料复合等方法。其中，将相变材料与高导热材料进行复合可以有效提高热导率，同时起到良好的封装效果，从而实现对电子器件的高效热管理。选择合适的电磁屏蔽材料与相变材料复合可以实现热管理和电磁屏蔽双重功能。具有电磁屏蔽功能的碳基材料由于具备较高的热导率和可加工性能，在与相变材料复合以提高其热导率的同时还可以对其进行封装，且其作为电磁屏蔽材料也具有很大的潜力。因此，选择碳基材料与相变材料复合可以实现材料的多功能化。同时，针对电子设备不规则表面的封装材料研究较少，且现有的柔性材料多采用海绵或多孔材料为模板，通过真空浸渍相变材料得到，其复合材料在熔点以上进行弯折时，容易发生液态相变材料泄露问题，针对这一情况，通过柔性材料对复合材料进行包覆型封装，在实现柔性可变形的同时解决相变材料泄漏问题。

技术实现思路

[0004]为了保证电子设备运行的可靠性和稳定性，延长其使用寿命，进而解决电子设备高功率带来的过热及电磁污染问题，本专利技术的主要目的是提供一种柔性可附形热管理/电磁屏蔽复合材料及其制备方法，将掺杂有微纳金属粒子的相变材料吸收到碳基材料中制备出成型稳定的微纳金属粒子改性复合材料，利用相变材料具有的高相变潜热、高热容的储能特点来吸收热量，利用微纳金属粒子的高导热和高导电特性，与碳基材料起到协同作用，提高碳基材料的分散性及与聚合物相互作用的能力，进一步提高微纳金属粒子改性复合材
料的导热性和电磁屏蔽性能，从而使复合材料具有优异的热管理性能和电磁屏蔽性能。将微纳金属粒子改性复合材料浸泡于有机柔性材料中，通过静置并固化得到有机柔性材料封装微纳金属粒子改性复合材料。利用有机柔性材料在未固化时具备较好的柔韧性，避免相变材料泄露，同时利用有机柔性材料的柔性和相变材料由固态转变为液体后的可变形性，当电子设备温度高于相变材料熔点时，实现有机柔性材料封装微纳金属粒子改性复合材料柔性可附形的功能，且实现高效实用的散热及电磁屏蔽。
[0005]本专利技术的目的是通过下述技术方案实现的。
[0006]本专利技术公开的一种柔性可附形热管理/电磁屏蔽复合材料，原料包括碳基材料、相变材料、微纳金属粒子和有机柔性材料；按质量分数，微纳金属粒子改性复合材料中碳基材料的质量分数为5％
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20％，相变材料的质量分数为75％
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90％，微纳金属粒子的质量分数为5％
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10％；有机柔性材料封装微纳金属粒子改性复合材料中作用于表面封装的有机柔性材料与复合材料的质量比为1:2；所述碳基材料包括石墨烯、碳纳米管和膨胀石墨；所述相变材料包括石蜡、正二十八烷和硅酸盐；所述微纳金属粒子包括铜或银；所述有机柔性材料包括硅胶和硅树脂。
[0007]作为优选，按质量分数，微纳金属粒子改性复合材料中碳基材料的质量分数为10％，相变材料的质量分数为85％，微纳金属粒子的质量分数为5％；有机柔性材料封装微纳金属粒子改性复合材料中作用于表面封装的有机柔性材料与复合材料的质量比为1:2。
[0008]一种柔性可附形热管理/电磁屏蔽复合材料的制备方法，包括如下步骤：
[0009]将相变材料放于80℃
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100℃的烘箱中加热1
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2h，然后置于80℃
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100℃的加热环境中，保持相变材料的液态，同时，将质量分数为5％
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10％的微纳金属粒子加入液态相变材料中，搅拌1
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2h。然后加入碳基材料，其中碳基材料的质量分数为5％
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20％，相变材料的质量分数为75％
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90％，均匀搅拌2
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3h，再放入模具中加压20
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30MPa，得到微纳金属粒子改性复合材料。然后将适量固化剂加入有机柔性材料中搅拌1
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2h，再静置1
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2h除泡。最后将微纳金属粒子改性复合材料放于有机柔性材料中浸泡0.5
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1h后取出并静置1
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2h，其中作用于表面封装的有机柔性材料与复合材料的质量比为1:2，最后放于40℃
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45℃烘箱中固化5
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8h，得到一种柔性可附形热管理/电磁屏蔽复合材料。
[0010]所述相变材料，利用其高相变潜热、高热容的储能特点来吸收热量，从而起到防止电子设备过热的作用。同时，相变材料在固态转变为液体后具备变形的功能，能够在有机柔性材料的包裹下实现对不同设备表面的封装。
[0011]所述碳基材料，利用其蓬松形态及多孔结构起到对相变材料封装的作用；利用其高导热性使得表面热量尽快传导到内部，提高热管理效率；利用其高导电性起到电磁屏蔽的作用。
[0012]所述微纳金属粒子，利用其高导热和高导电特性，与碳基材料起到协同作用，进一步提高复合材料的屏蔽性能以及导热性。
[0013]所述有机柔性材料在未固化时具备较好的柔韧性，用于上述微纳金属粒子改性复合材料的封装材料，避免相变材料泄露，同时利用有机柔性材料的柔性和相变材料由固态转变为液体后的变形性，当电子设备温度高于相变材料的熔点时，实现有机柔性材料封装微纳金属粒子改性复合材料柔性可附形的功能。
[0014]所述柔性可附形热管理/电磁屏蔽复合材料，主要起到提高热导率、吸热、电磁屏
蔽和柔性可附形四重作用。即将掺杂有微纳金属粒子的相变材料吸收到多孔结构碳基材料中制备出成型稳定的微纳金属粒子改性复合材料，利用相变材料具有的高相变潜热、高热容的储能特点来吸收热量；同时碳基材料以其独特的二本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种柔性可附形热管理/电磁屏蔽复合材料，其特征在于：包括碳基材料、相变材料和微纳金属粒子构成的微纳金属粒子改性复合材料，以及用于封装的有机柔性材料；按质量分数，微纳金属粒子改性复合材料中碳基材料的质量分数为5％
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20％，相变材料的质量分数为75％
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90％，微纳金属粒子的质量分数为5％
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10％；有机柔性材料封装微纳金属粒子改性复合材料中，作用于表面封装的有机柔性材料与复微纳金属粒子改性合材料的质量比为1:2；所述碳基材料包括石墨烯、碳纳米管和膨胀石墨；所述相变材料包括石蜡、正二十八烷和硅酸盐；所述微纳金属粒子包括铜或银；所述有机柔性材料包括硅胶和硅树脂。2.如权利要求1所述一种柔性可附形热管理/电磁屏蔽复合材料，其特征在于：按质量分数，微纳金属粒子改性复合材料中碳基材料的质量分数为10％，相变材料的质量分数为85％，微纳金属粒子的质量分数为5％；有机柔性材料封装微纳金属粒子改性复合材料中作用于表面封装的有机柔性材料与复合材料的质量比为1:2。3.一种柔性可附形热管理/电磁屏蔽复合材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：将相变材料放于80℃
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【专利技术属性】
技术研发人员：陈彦飞，赵敏娜，徐宝升，陈俊伟，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：