【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及导热材料，具体涉及一种液态金属热界面材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、近年来，由于电子产品功耗的逐渐增加，电子设备的热管理被认为是一个关键问题。以往利用散热片去除过多的热量来实现热管理。然而，由于电子芯片与散热片之间较差的接触会使得二者之间的热阻较大，降低产品的热扩散系数。为了解决这一问题，可在电子芯片与散热片两者的空隙处填充一些热界面材料，以此来提高散热性能。传统的热界面材料主要为导热硅脂、硅胶垫、相变材料，通常以高分子材料为基体，通过添加导热填料来提高其导热系数。但这类材料的导热系数最高也仅能提升到10w/m·k，它们的冷却能力还远远不能满足高性能电子元件的需求。
2、液态金属热界面材料因其优异的性能（尤其是高导热性）而受到广泛关注。常见的液态金属热界面材料主要为镓基液态金属材料。例如，专利文献cn109777365b公开了一种液态金属复合相变储能材料。该液态金属复合相变储能材料由液态金属与熔融盐以质量比1：（1-2）复合而成。该专利所制备的液态金属复合相变储热材料具有导热率高、稳定性好、制作简单等特点，可以广泛运用于易腐食品的贮藏及运输、太阳能储存、化工等多种领域，满足不同的传热蓄热及储能要求。又如，专利文献cn113717701a公开了一种高热容液态金属导热材料。该高热容液态金属导热材料由液态金属和相变复合材料组成，其中液态金属的体积分数为50%~80%，相变复合材料由相变材料与载体复合而成。相变材料占相变复合材料质量的65%~85%。该专利技术制备的高热容液态金属导热材料导热快、吸热多、
3、虽然镓基液态金属材料具有较高的导热系数，但是金属镓会腐蚀铜、铝、银等常见的金属基板，若直接将镓基液态金属材料作为电池、电子芯片的热界面材料来进行热管理，则需要对其进行复杂的封装来隔断镓与铜、铝等金属的直接接触，否则容易腐蚀电路板。
4、因此，在本领域中，需要开发一种无需封装即可应用的液态金属热界面材料及相关制备和应用技术。
技术实现思路
1、本专利技术的主要目的在于提供一种液态金属热界面材料及其制备方法和应用，以解决现有的镓基液态金属材料因腐蚀金属基板而需要进行复杂封装的问题。
2、根据本专利技术的一个方面，提供一种液态金属热界面材料，包括铋基液态金属和级配的无机导热填料颗粒，所述级配的无机导热填料颗粒包括纳米级颗粒和微米级颗粒，所述铋基液态金属与所述无机导热填料颗粒的质量比为10%~99%：90%~1%。
3、根据本专利技术的一个实施例，所述铋基液态金属选自铋与下列金属中的至少一种所形成的合金：金属铟、金属锡、金属铅、金属镉。
4、根据本专利技术的一个实施例，所述级配的无机导热填料颗粒包括按质量比为1：1：1进行级配的三种粒径的导热填料颗粒，所述三种粒径的导热填料颗粒包括两种纳米尺寸的颗粒和一种微米尺寸的颗粒。
5、根据本专利技术的一个实施例，所述两种纳米尺寸的颗粒分别为50纳米和500纳米，所述微米尺寸的颗粒为50微米。
6、根据本专利技术的一个实施例，所述级配的无机导热填料颗粒选自氮化铝、氧化铝、金刚石中的至少一种。
7、根据本专利技术的一个实施例，所述铋基液态金属与所述无机导热填料颗粒的质量比为70%~85%：15%~30%。
8、根据本专利技术的一个实施例，所述铋基液态金属的熔点为40~80℃。
9、根据本专利技术的一个方面，提供一种制备如上述任一实施例所述的液态金属热界面材料的方法，该方法包括下列步骤：
10、将铋基液态金属和级配的无机导热填料颗粒加入容器中加热搅拌，加热至所述铋基液态金属的熔点以上并搅拌均匀后即可获得所述液态金属热界面材料。
11、根据本专利技术的一个实施例，搅拌转速为1300~2000r/min，搅拌时间为1~2小时。
12、根据本专利技术的又一方面，提供一种如上述任一实施例所述的液态金属热界面材料的应用，在将所述液态金属热界面材料用于导热时，无需对所述液态金属热界面材料进行封装。
13、在本专利技术的技术方案中，选择铋基合金替代了镓基合金，铋基合金具有高的导热系数，且不存在镓基合金腐蚀铜、铝等问题，不用对铋基热界面材料进行封装来隔绝其与铜、铝的接触；在铋基合金中加入了级配的无机材料，一方面级配的无机材料可以很好地利用液桥效应钉扎铋基合金，使得铋基合金变为液态时也不会流动而发生泄露，而是呈膏状，由此可以不用对铋基相变热界面材料进行封装，而且，级配材料还能显著提高热界面材料的循环稳定性，使材料经多次使用后也不会失效，另一方面，无机材料的加入也可以提高铋基合金的导热系数，而级配的无机材料可以更好地增加复合材料内部的传热路径，进一步提高铋基合金的导热系数。
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1.一种液态金属热界面材料，其特征在于，包括铋基液态金属和级配的无机导热填料颗粒，所述级配的无机导热填料颗粒包括纳米级颗粒和微米级颗粒，所述铋基液态金属与所述无机导热填料颗粒的质量比为10%~99%：90%~1%。
2.根据权利要求1所述的液态金属热界面材料，其特征在于，所述铋基液态金属选自铋与下列金属中的至少一种所形成的合金：金属铟、金属锡、金属铅、金属镉。
3.根据权利要求1所述的液态金属热界面材料，其特征在于，所述级配的无机导热填料颗粒包括按质量比为1：1：1进行级配的三种粒径的导热填料颗粒，所述三种粒径的导热填料颗粒包括两种纳米尺寸的颗粒和一种微米尺寸的颗粒。
4.根据权利要求3所述的液态金属热界面材料，其特征在于，所述两种纳米尺寸的颗粒分别为50纳米和500纳米，所述微米尺寸的颗粒为50微米。
5.根据权利要求1所述的液态金属热界面材料，其特征在于，所述级配的无机导热填料颗粒选自氮化铝、氧化铝、金刚石中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的液态金属热界面材料，其特征在于，所述铋基液态金属与所述无机导热填料颗粒的
7.根据权利要求1所述的液态金属热界面材料，其特征在于，所述铋基液态金属的熔点为40~80℃。
8.一种制备如权利要求1-7中任一项所述的液态金属热界面材料的方法，其特征在于，包括下列步骤：
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，搅拌转速为1300~2000r/min，搅拌时间为1~2小时。
10.如权利要求1-7中任一项所述的液态金属热界面材料的应用，其特征在于，在将所述液态金属热界面材料用于导热时，无需对所述液态金属热界面材料进行封装。
...【技术特征摘要】
1.一种液态金属热界面材料，其特征在于，包括铋基液态金属和级配的无机导热填料颗粒，所述级配的无机导热填料颗粒包括纳米级颗粒和微米级颗粒，所述铋基液态金属与所述无机导热填料颗粒的质量比为10%~99%：90%~1%。
2.根据权利要求1所述的液态金属热界面材料，其特征在于，所述铋基液态金属选自铋与下列金属中的至少一种所形成的合金：金属铟、金属锡、金属铅、金属镉。
3.根据权利要求1所述的液态金属热界面材料，其特征在于，所述级配的无机导热填料颗粒包括按质量比为1：1：1进行级配的三种粒径的导热填料颗粒，所述三种粒径的导热填料颗粒包括两种纳米尺寸的颗粒和一种微米尺寸的颗粒。
4.根据权利要求3所述的液态金属热界面材料，其特征在于，所述两种纳米尺寸的颗粒分别为50纳米和500纳米，所述微米尺寸的颗粒为50微米。
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【专利技术属性】
技术研发人员：吴蝶，朱焱麟，宁榛，李琨，
申请(专利权)人：成都先进金属材料产业技术研究院股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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