【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于热管理材料，特别涉及一种高性能石墨烯基热界面材料的制备方法。
技术介绍
1、热管理材料在许多领域中都扮演着至关重要的角色，特别是在处理高温、复杂或变化剧烈的环境条件下更是不可或缺。热管理材料能够有效地控制和优化设备的温度，确保其稳定运行，同时也能提高设备的能源效率。在汽车、航空航天、电子设备、能源转换和存储系统等领域，热管理材料都发挥着关键作用。例如，在汽车中，热管理材料用于发动机和变速器冷却，以及电池和引擎罩的隔热；在航空航天领域，热管理材料用于控制飞机和火箭发动机的温度，以及电子设备的散热。
2、目前，许多不同类型的材料被广泛用于热管理，包括金属、陶瓷、高分子材料等。金属，如铜和铝，具有优良的导热性能，由于其较高的密度，在某些应用场景中会导致设备显著增重。陶瓷材料，如氧化铝和碳化硅，具有高导热性和高熔点，但往往脆性较大，加工困难。高分子材料虽然可以改善陶瓷材料的脆性问题，但由于其本身导热性能较差，同时存在适用温度范围较窄(-40～200℃)等问题。当下，碳基热管理材料成为研究热点，因其高柔韧性、高导热性和高稳定性等优势具有广泛应用前景，然而目前相关材料仍存在导热性与力学性能相矛盾、制备成本高、与设备匹配性差等问题，难以满足高功率芯片、高能量密度电芯和极端高低温环境下的散热需求。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种高性能石墨烯基热界面材料的制备方法。通过选用石墨化处理过的石墨烯气凝胶膜为高导热骨架，在其内部原位复合经高温退火处理但未完全石墨化
2、本专利技术采用的技术方案在于：一种高性能石墨烯基热界面材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
3、(1)将氧化石墨烯溶液刮涂成膜，干燥后置于质量分数为5～85％的水合肼溶液中发泡15～300min，对发泡后的石墨烯气凝胶膜进行石墨化处理，其中，发泡温度为20～90℃；
4、(2)将氧化硅纳米颗粒加入氧化石墨烯溶液中，在超声下搅拌1小时形成混合浸泡液，其中氧化铝纳米颗粒和氧化石墨烯的质量分数分别为10mg g-1和1～5mg g-1；
5、(3)将步骤(1)得到的石墨烯气凝胶膜浸渍到步骤(2)所得浸泡液中真空灌注1～2h，然后置于水合肼溶液中浸泡1～5h以在氧化石墨烯片层表面引入微观屈曲结构，用乙醇置换水合肼溶液并置于40～60℃环境中干燥后，在1500～2000℃下退火1～3h。
6、进一步地，步骤(1)所述的石墨化处理温度为2300～3150℃热处理，处理时间为1h。
7、进一步地，步骤(2)所述的氧化铝纳米颗粒的d50在10～80nm。
8、进一步地，步骤(3)所述水合肼溶液的质量分数为为60～85％。
9、以上，所得到的热界面材料，当压缩率为不超过98％时，回弹率为50～99％。
10、以上，所得到的热界面材料，垂直面热导率范围为12～30w m-1k-1，当施加压力为10～1200kpa时，热阻抗范围为0.01～0.5k cm2w-1。
11、本专利技术的有益效果在于：
12、(1)本专利技术石墨烯/石墨烯复合泡沫膜相比于石墨烯膜、石墨烯气凝胶等常规石墨烯材料，在石墨烯气泡膜的孔中形成了不完全还原的石墨烯片交联结构，热量能够通过部分石墨晶格传输，提高垂直导热率。
13、(2)在高温下二氧化硅与石墨烯反应原位形成了碳化硅，使得不完全还原的石墨烯片本征导热率显著提升，进一步提升了复合膜的垂直导热率。
14、(3)不完全还原的石墨烯由于其表面存在一定量含氧官能团和面外碳原子，相比于高度石墨化石墨烯其片与片之间具有更大的摩擦系数和交联结构，宏观表现为气凝胶的压缩-回弹性。通过微观层面高度石墨化/不完整石墨化石墨烯气凝胶的复合，在保持前者高热导率的同时赋予其后者优异的弹性，改善了传统石墨烯气凝胶高导热与高弹性难以兼顾的问题。
15、(4)利用氧化石墨烯溶液在强还原剂中褶皱自收缩机制，向不完整石墨化的石墨烯表面引入微观屈曲结构，为热声子在垂直方向提供更多快速传输通道，进一步提升了石墨烯/石墨烯复合泡沫膜的面外热导率、降低了整体热阻，有助于材料性能的进一步提升。
16、(5)得益于纯石墨烯结构，制备而成的高弹性低热阻石墨烯热界面材料具有极宽的工作温度范围，相比于高分子基热界面材料具有更好的环境耐受性和抗老化性能，可在-200℃～1000℃温度范围内使用。形成的碳化硅-石墨烯复合结构具有耐化学腐蚀性和结构稳定性。
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1.一种高性能石墨烯基热界面材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述的石墨化处理温度为2300～3150℃热处理，处理时间为1h。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述的氧化铝纳米颗粒的D50在10～80nm。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述水合肼溶液的质量分数为60～85％。
【技术特征摘要】
1.一种高性能石墨烯基热界面材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述的石墨化处理温度为2300～3150℃热处理，处理时间为1h。
...【专利技术属性】
技术研发人员：蔡盛赢，赵文博，赵博，高超，
申请(专利权)人：浙江大学绍兴研究院，
类型：发明
国别省市：
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