一种石墨烯导热垫片结构制造技术

本实用新型专利技术涉及热界面材料领域，具体涉及一种石墨烯导热垫片结构，该导热垫片由垂直区域和平行区域组成，垂直区域位于导热垫片内部，由垂直于导热垫片面内方向的石墨烯片定向排列组成，平行区域位于导热垫片上下表面，由平行于导热垫片面内方向的石墨烯片定向排列组成，垂直区域石墨烯片与平行区域石墨烯片相互连接形成一体。既能获得超高的垂直热导率，又能降低接触热阻。又能降低接触热阻。又能降低接触热阻。

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯导热垫片结构


[0001]本技术涉及热界面材料领域，具体涉及一种石墨烯导热垫片结构。

技术介绍

[0002]随着电子设备向小型化、集成化、多功能化和高性能化的方向发展，电子设备在使用过程产生的废热集中和积累，严重影响了电子器件的性能和寿命，将废热传导出电子设备内部成为解决问题的主要途径，在热流由电子设备内部向外部转移时需要跨过多种界面，界面接触热阻严重限制了热量的传输，目前工业界普遍用于降低接触热阻的热界面材料，包括陶瓷填料导热垫、碳纤维填料导热垫、石墨导热垫等，其本征热导率都低于100 W/m.K，综合热阻大于 50 mm2K/W，已经不能满足高功率散热芯片对热界面材料的需求。
[0003]高导热碳材料是一种热的良导体，其热导率甚至达到金属的几倍，二维石墨烯的热导率可达5300 W/m.K，由石墨烯构筑的导热材料具有非常高的热导率，然后目前石墨烯基垫片由于其结构单一，不能兼顾高的垂直热导率和低的界面热阻，因此综合热阻大，严重制约了其在电子散热领域的应用。亟需开发一种兼顾低界面热阻和高垂直热导率的石墨烯垫片结构。

技术实现思路

[0004]基于现有技术中的问题，本技术的目的在于提供一种导热石墨烯垫片结构，既能获得超高的垂直热导率，又能降低接触热阻。
[0005]一种石墨烯导热垫片结构，导热垫片由垂直区域和平行区域组成，垂直区域位于导热垫片内部，由垂直于导热垫片面内方向的石墨烯片定向排列组成，平行区域位于导热垫片上下表面，由平行于导热垫片面内方向的石墨烯片定向排列组成，垂直区域石墨烯片与平行区域石墨烯片相互连接形成一体。
[0006]优选的，上述的石墨烯导热垫片结构，导热垫片垂直区域由垂直于导热垫片面内方向的石墨烯片定向排列组成，石墨烯片之间的取向关系包括但不限于平行、相互垂直或随机角度交叉等。
[0007]优选的，上述的石墨烯导热垫片结构，垂直区域定向排列的石墨烯片高度范围是0.01~5mm，密度范围是0.01~2.0 g/cm3。
[0008]优选的，垂直区域的制备方式包括但不限于通过石墨烯片定向纳米组装、石墨烯高定向块体沿着垂直面切片、石墨烯粉末薄层横向压缩等。
[0009]优选的，上述的石墨烯导热垫片结构，平行区域定向排列的石墨烯片高度范围是10~500000 nm，密度范围是0.1~2.2 g/cm3。
[0010]优选的，上述的石墨烯导热垫片结构，垂直区域石墨烯片与水平区域石墨烯片相互连接形成一体，连接方式包括但不限于石墨烯片分子间作用力、π
‑
π相互作用或微结构机械扣锁等。
[0011]本技术石墨烯导热垫片结构，主体垂直区域垂直方向的导热通路，由垂直排
列的石墨烯区域构筑，表面平行区域由平行于垫片面内方向的石墨烯片定向排列组成，可快速将表面热量传递到导热垫片的主体，表面的石墨烯平行排列，面内具有很好的柔性，可根据对接触面的表面形貌进行形变匹配，降低接触热阻。由表面平行的石墨烯片和中间主体区域垂直排列的石墨烯片构筑的垫片，同时提高了其垂直方向热导率和降低接触热阻。
附图说明
[0012]图1是石墨烯导热垫片的典型结构示意图。
[0013]图2是实施例3石墨烯导热垫片结构示意图。
[0014]图中，1
‑
垂直区域，2
‑
平行区域。
实施方式
[0015]接下来结合说明书附图和具体实施方式，对本技术的具体实施方式做进一步详细描述，以下的三个实施例是用于本技术的说明，但不能用来限制本技术的范围。
实施例
[0016]本实施例中，如图1所示，导热垫片内部垂直区域1石墨烯片之间的取向关系为相互平行，垂直区域1石墨烯片的高度为1mm，密度为0.8 g/cm
3 , 垂直于垫片面内方向的石墨烯制备方式为石墨烯片高定向块体沿着垂直面切片，平行区域2石墨烯片高度为2000 nm，密度为1.0 g/cm
3 ，垂直区域1石墨烯片与平行区域2石墨烯片相互连接方式为石墨烯片分子间作用力和π
‑
π相互作用。
[0017]本实施例中，导热石墨烯垫片技术参数如下：垂直方向热导率为270 W/mK，综合热阻为1.1
ꢀ×
10
‑5m2K/W。
实施例
[0018]本实施例中，如图1所示，导热垫片内部垂直区域1石墨烯片之间的取向关系为相互平行，垂直区域1石墨烯片的高度为2mm，密度为1.0 g/cm
3 , 垂直于垫片面内方向的石墨烯制备方式为石墨烯高定向块体沿着垂直面切片，平行区域2石墨烯高度为5000 nm，密度为0.9g/cm
3 ，垂直区域石1墨烯片与平行区域2石墨烯片相互连接方式为石墨烯片分子间作用力和π
‑
π相互作用。
[0019]本实施例中，导热石墨烯垫片技术参数如下：垂直方向热导率为340W/mK，综合热阻为2.4
ꢀ×
10
‑5m2K/W。
实施例
[0020]本实施例中，如图2所示，导热垫片内部垂直区域1石墨烯片之间的取向关系为90
°
角度交叉，垂直区域1石墨烯片的高度为1mm，密度为0.5g/cm
3 , 垂直于垫片面内方向的石墨烯制备方式为石墨烯片定向纳米组装，平行区域2石墨烯高度为2000 nm，密度为0.8g/cm
3 ，垂直区域1石墨烯片与平行区域2石墨烯片相互连接方式为石墨烯片分子间作用力和π
‑
π相互作用。
[0021]本实施例中，导热石墨烯垫片技术参数如下：垂直方向热导率为150W/mK，综合热阻为3.3
ꢀ×
10
‑5m2K/W。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯导热垫片结构，其特征在于，导热垫片由垂直区域和平行区域组成，垂直区域位于导热垫片内部，由垂直于导热垫片面内方向的石墨烯片定向排列组成，平行区域位于导热垫片上下表面，由平行于导热垫片面内方向的石墨烯片定向排列组成，垂直区域石墨烯片与平行区域石墨烯片相互连接形成一体。2.根据权利要求1所述的石墨烯导热垫片结构，其特征在于，导热垫片垂直区域由垂直于导热垫片面内方向的石墨烯片定向排列组成，石墨烯片之间的取向关系包括但不限于平行、相互垂直或随机角度交叉。3.根据权利要求2所述的石墨烯导热...

【专利技术属性】
技术研发人员：韦覃伟，刘永生，黄坤，
申请(专利权)人：深圳烯材科技有限公司，
类型：新型
国别省市：