【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于高导热薄膜材料，涉及一种石墨烯导热膜及其制备方法。
技术介绍
1、具有高导热系数的薄膜散热材料对于集成度越来越高的电子封装系统散热具有重要贡献，高效的散热材料与散热结构可显著提高集成电路系统的稳定性和可靠性。石墨烯散热膜具有高平面导热系数(3000-5000w/mk)，可快速将热源处的热量疏导至低温区域以避免过热造成的热失效事故。
2、然而目前关于石墨烯导热薄膜的散热主要是利用石墨烯平面高导热系数将热源处的热量快速疏导至低温区域进一步通过辐射散热传递到空气中。在这个过程中石墨烯的热通量严重受限于薄膜有限的横截面积，导致石墨烯的散热能力无法有效地发挥出来。石墨烯薄膜与热源接触面具有较大的散热面积，然而石墨烯薄膜法向导热系数较低(～5w/mk)，严重限制了热源热量从集成系统内部向外快速传递的能力，进而削弱了石墨烯散热膜的快速散热能力。究其原因主要是石墨烯散热膜中碳原子的sp2杂化轨道形成的二维结构，石墨烯相邻层间由较弱的氢键(范德华力)相互作用。上述结构和键合特征严重制约石墨烯导热膜法向导热系数的提高，进而限制石墨烯导热膜散热性能的显著提升。
3、因此，为了有效提高石墨烯散热膜的散热能力和散热效率，通过提高石墨烯薄膜法向导热系数并利用接触面积的优势提高石墨烯薄膜法相散热能力具有重要价值。
4、鉴于上述问题，特提出本专利技术。在
技术介绍
部分公开的上述信息仅仅用于增强对本专利技术背景的理解，因此可能包含不构成本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。
技术实现思
1、为了克服上述问题，本专利技术人进行了锐意研究，研究出一种石墨烯导热膜及其制备方法，所述石墨烯导热膜为石墨烯层间掺杂金属纳米颗粒复合薄膜，通过金属纳米颗粒的掺杂使得石墨烯的法向导热系数显著提高，进而有效提高石墨烯综合散热特性。制备时，首先制备膨胀石墨烯；之后在所述膨胀石墨烯薄膜的石墨烯层间掺杂金属纳米颗粒，获得石墨烯预制薄膜；通过对所述石墨烯预制薄膜进行致密化处理，制得所述石墨烯导热膜。其制备方法简单，法向导热系数高，在电子封装系统散热均热膜材料、热界面材料、电化学储能材料或电磁屏蔽材料方面可快速实现量产与制造，从而完成了本专利技术。
2、具体来说，本专利技术的目的在于提供以下方面：
3、第一方面，提供一种石墨烯导热膜，其为石墨烯层间掺杂金属纳米颗粒复合薄膜，所述金属纳米颗粒包括银、铝、钴、镍、金、钛、铬中的任意一种或几种。
4、第二方面，提供一种石墨烯导热膜的制备方法，所述方法包括：
5、步骤1，制备膨胀石墨烯薄膜；
6、步骤2，在所述膨胀石墨烯薄膜的石墨烯层间掺杂金属纳米颗粒，获得石墨烯预制薄膜；
7、步骤3，对所述石墨烯预制薄膜进行致密化处理，制得所述石墨烯导热膜。
8、第三方面，提供根据第一方面所述的石墨烯导热膜在电子封装系统散热均热膜材料、热界面材料、电化学储能材料或电磁屏蔽材料方面的应用。
9、本专利技术所具有的有益效果包括：
10、(1)本专利技术提供的石墨烯导热膜在石墨烯层间掺杂金属纳米颗粒，使得石墨烯的法向导热系数显著提高，进而有效提高石墨烯综合散热特性，所述法向导热系数达到了175～400w/mk。
11、(2)本专利技术提供的石墨烯导热膜的制备方法操作简单、强化效果显著。通过抽滤掺杂金属离子与高温热解还原即可实现金属纳米颗粒进入石墨烯层间形成稳定的化学键合结构；所述金属纳米颗粒在石墨烯层间与碳原子形成紧密键合结构，为导热声子沿层间传输提供快速通道；此外，金属纳米颗粒的掺杂不会影响石墨烯导热膜原有的柔性可变形特征。
12、(3)本专利技术提供的石墨烯导热膜有利于其在集成电路封装系统中的高温与热应力工况下仍保持高效稳定的散热能力，在电子封装系统散热均热膜材料、热界面材料、电化学储能材料或电磁屏蔽材料方面可快速实现量产与制造。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种石墨烯导热膜，其特征在于，其为石墨烯层间掺杂金属纳米颗粒复合薄膜，所述金属纳米颗粒包括银、铝、钴、镍、金、钛、铬中的任意一种或几种。
2.根据权利要求1所述的石墨烯导热膜，其特征在于，优选的，所述金属纳米颗粒的粒径分布介于10～90nm。
3.根据权利要求1所述的石墨烯导热膜，其特征在于，所述石墨烯导热膜复合薄膜的厚度为1O～150μm。
4.根据权利要求1所述的石墨烯导热膜，其特征在于，所述石墨烯导热膜的法向导热系数介于175～400W/mK。
5.一种石墨烯导热膜的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1包括以下子步骤：
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，在步骤1-3中，所述石墨化的温度为800～3200℃。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述石墨化的温度为1800～3200℃。
9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，在步骤3中，所述致密化处理方式为真空压延处理。
10.根
...【技术特征摘要】
1.一种石墨烯导热膜，其特征在于，其为石墨烯层间掺杂金属纳米颗粒复合薄膜，所述金属纳米颗粒包括银、铝、钴、镍、金、钛、铬中的任意一种或几种。
2.根据权利要求1所述的石墨烯导热膜，其特征在于，优选的，所述金属纳米颗粒的粒径分布介于10～90nm。
3.根据权利要求1所述的石墨烯导热膜，其特征在于，所述石墨烯导热膜复合薄膜的厚度为1o～150μm。
4.根据权利要求1所述的石墨烯导热膜，其特征在于，所述石墨烯导热膜的法向导热系数介于175～400w/mk。
5.一种石墨烯导热膜的制备方法，其特征在于，所述方...
【专利技术属性】
技术研发人员：王学亮，吴宇浩，闫龙龙，仝毅刚，王亚平，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。