高导热复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高导热复合材料及其制备方法

【技术实现步骤摘要】
高导热复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种导热材料，尤其涉及一种高导热复合材料及其制备方法
。

技术介绍

[0002]目前电子产品对集成电路封装性能要求越来越高，由于电子元器件集成度高
、
运行速度快，导致集成电路产品发出的热量增加，易导致系统热失效，从而影响电子元器件的稳定性，因此需要依靠有高热导率
、
低热膨胀系数
、
一定强度的热管理材料及时将热量传递至热沉或外部空间以保证电子系统的正常工作
。
[0003]目前热管理材料通常是采用具有低膨胀
、
高热导率且密度小的增强相，如碳纤维
、
石墨等碳素材料，与金属基材复合获得高强度
、
高导热率的复合材料，对于电子产品的散热具有重大意义
。
而铜基复合材料与铝基复合材料相比，铜基复合材料只需添加更少量的增强体，热膨胀系数即可与半导体相匹配，并易于获得更高热导率
。
更重要的是，铜基复合材料不仅可集成高导热
、
低膨胀系数以满足热管理功能特性，还具有良好的耐热
、
耐蚀与化学稳定性，可在更大程度上满足高温
、
腐蚀环境等极端条件的要求
。
因此，铜基复合材料往往是先进热管理材料的理想选择
。
[0004]在实现本专利技术过程中，申请人发现铜基与石墨烯
、
金刚石的复合材料至少存在以下技术问题：（1）现在使用的电子设备越来越偏向轻量化，减轻质量的同时，热导率也会出现降低的趋势
。
[0005]（2）制备的复合材料，常会出现团聚严重的现象，导致导热效率降低
。
[0006]（3）由于石墨烯昂贵的价格，造成了合成的复合材料，成本较大
。
[0007]（4）石墨烯
、
铜复合材料虽然在一定程度上提高了导热效率，但是提升的幅度任然不够
。

技术实现思路

[0008]本专利技术实施例提供一种高导热复合材料及其制备方法，解决铜基与石墨烯
、
金刚石的复合材料提高热导率的幅度不够且成本高的问题
。
[0009]为了解决上述技术问题，本专利技术是这样实现的：第一方面，提供了一种高导热复合材料，其包括：铜基材料和氮掺杂碳量子点，铜基材料与氮掺杂碳量子点复合形成高导热复合材料
。
[0010]在一些实施例中，氮掺杂碳量子点的直径为
10nm。
[0011]在一些实施例中，氮掺杂碳量子点为铜基材料的
0.05wt%
‑
2wt%。
[0012]在一些实施例中，高导热复合材料的形状为圆柱形
。
[0013]在一些实施例中，高导热复合材料的直径为
13mm、
高度大于等于
20mm。
[0014]第二方面，提供一种高导热复合材料的制备方法，其包括以下步骤：将铜基材料与氮掺杂碳量子点水浴反应，得到材料粉末；压胚成型材料粉末，并煅烧
。
[0015]在一些实施例中，水浴反应的温度为
70
‑
90℃。
[0016]在一些实施例中，压胚成型的压力为
10Mpa
‑
45Mpa。
[0017]在一些实施例中，煅烧的温度为
850
‑
950℃。
[0018]在一些实施例中，粉末的压胚体在通入惰性气体保护情况下或者在真空情况下煅烧
。
[0019]在本专利技术实施例中， 通过铜基材料与氮掺杂碳量子点复合形成高导热复合材料，该高导热复合材料的导热率可以达到
458W/MK
以上
。
同时本专利技术通过水浴加热
、
压胚以及煅烧步骤复合铜基材料与氮掺杂碳量子点，可实现铜基材料与氮掺杂碳量子点的通过
C
‑
O
‑
Cu
键牢固结合，可使氮掺杂碳量子点在铜基材料中均匀分散，在后续的加工和使用过程中，能够降低出现量子点的分布偏析的问题，大大提高了使用效率和稳定性
。
并且，本专利技术可实现对高导热复合材料的连续制备，减小了传统方法的多步制备流程，不需要大量的人工和机器，大幅降低了成本，具有较好的发展前景
。
附图说明
[0020]此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本专利技术的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定
。
在附图中：图1是本专利技术一实施例的高导热复合材料的示意图
。
[0021]图2是本专利技术一实施例的高导热复合材料的制备方法的步骤流程示意图
。
具体实施方式
[0022]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚
、
完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例
。
基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围
。
[0023]此外，关于本文中所使用的“第一”、“第二”等，并非特别指称次序或顺位的意思，亦非用以限定本专利技术，其仅仅是为了区别以相同技术用语描述的组件或操作而已
。
[0024]请参阅图1，其是本专利技术一实施例的高导热复合材料的示意图；如图所示，高导热复合材料1包括铜基材料2和氮掺杂碳量子点（
N
‑
CQDs
）
2。
在本实施例中，氮掺杂碳量子点3是碳量子点（
CQDs
）与氮掺杂而成，而碳量子点（
CQDs
）是近年来开发出来的一种直径为2‑
10nm
的准零维球状碳纳米材料，具有优良的机械性能和导热性能
。
氮掺杂碳量子点3的直径优选为
10nm。
[0025]本实施例通过铜基材料2与氮掺杂碳量子点3复合形成高导热复合材料
1。
在本实施例中，氮掺杂碳量子点3为铜基材料2的
0.05wt%
‑
2wt%
，例如可以是
0.05wt%、0.2wt%、0.5wt%、1.0wt%
等
。
由于氮掺杂碳量子点3中的碳量子点表面含有丰富的官能团，可实现铜基材料与氮掺杂碳量子点的通过
C
‑
O
‑
Cu
键牢固结合，增大润湿性，从而解决石墨烯等材料增强铜基体时容易出现的团聚问题
。
另外，由于碳量子点与铜不同的晶格参数，可以对高导热复合材料1形成位错结构，对材料的强度也会有较大的提升
。
如此复合形成的高导热复合材料1的导热率可以达到
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种高导热复合材料，其特征在于，包括：铜基材料和氮掺杂碳量子点，所述铜基材料与所述氮掺杂碳量子点复合形成所述高导热复合材料
。2.
根据权利要求1所述的高导热复合材料，其特征在于，所述氮掺杂碳量子点的直径为
10nm。3.
根据权利要求1所述的高导热复合材料，其特征在于，所述氮掺杂碳量子点为所述铜基材料的
0.05wt%
‑
2wt%。4.
根据权利要求1所述的高导热复合材料，其特征在于，所述高导热复合材料的形状为圆柱形
。5.
根据权利要求4所述的高导热复合材料，其特征在于，所述高导热复合材料的直径为
13mm、
高度大于等于
20mm。6.
一种高导热复合材...

【专利技术属性】
技术研发人员：闵华，李颖，贾东升，金谦，杜海能，王涛，陈柯宇，
申请(专利权)人：克拉玛依碳和网络科技有限公司，
类型：发明
国别省市：