[发明专利]一种高导热性能石墨烯金属复合多层散热器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高导热性能石墨烯金属复合多层散热器及其制备方法，属于散热技术领域。该散热器包括：金属基层、均匀沉积在所述金属基层表面的石墨烯薄膜层和焊接部；其制备方法如下：在无水乙醇溶液中加入石墨烯粉末、添加剂，用超声波分散获得均匀分散的石墨烯分散液；采用等厚条形金属片，用稀硝酸、去离子水、无水乙醇和超声波进行表面处理后，当作阴极；把阴极和阳极一起浸没在石墨烯分散液中进行电泳沉积；然后把金属基层从一端紧密地卷成多层圆柱体形之后，另一端焊固于圆柱体外侧退火处理后，向垂直于所述圆柱体轴向方向切割成圆饼状的石墨烯金属复合多层散热器。本发明的散热器散热效率高、工艺简单、节能环保、成本低，散热效率高。

技术领域

本发明属于散热技术领域，特别是涉及一种高导热性能石墨烯金属复合多层散热器及其制备方法。

背景技术

石墨烯是一种超轻、超薄、超强和超大比表面积的准二维材料，面密度约0.77mg/m²，单层石墨烯的厚度约0.34nm，石墨烯的韧性极好，弹性模量为1.0TPa，微观强度可达30GPa，是传统钢材的100多倍，理论比表面积为2630m²/g，而且具有非常高的导电、导热性能，如电阻率为2×10^-6Ω.cm，电子迁移率可达2×10⁵cm²/V.S，在室温下水平热导率约为5×10³W/m.K。同时，石墨烯具有高的热稳定性、化学稳定性以及优异的抗渗透性和抗磨性能。因此，石墨烯在力学、电子学、光学、热学以及新能源等各领域中都拥有了广泛的应用前景，尤其在LED散热材料的合成方面吸引了人们的广泛关注。LED灯是21世纪的新型光源，具有效率高、寿命长、不易破损等传统光源无法与之比较的优点。而LED的散热不良会导致其电源损坏、光衰加快、寿命减短等问题，因此，提高散热效率是LED照明系统性能提升的重中之重。传统LED灯的散热体都是采用铜或铝制材质制成的，其结构单一，散热性能也不是很好。

据报道，在金属材料中适量添加石墨烯，能够有效地改善其散热性能。目前石墨烯/金属复合散热材料的合成方法主要有三种：1、金属基体上涂覆石墨烯散热涂层；2、金属粉末法；3、熔融共炼法等。但是由于石墨烯是容易团聚的特点，在上述制备复合材料中出现石墨烯分散不均匀和趋向不一致等问题，从而导致降低石墨烯复合材料的散热效果。另外，在第一种方法中石墨烯与金属基体表面之间往往利用有机涂料来粘接，而一般的有机涂料的导热系数都很低，不利于散热性能的提高。后两种方法是提高金属综合性能的常用方法，但工艺较复杂，能耗大，而且在高温烧炼时还可能产生氧化或界面反应等现象而导致材料性能的降低。

发明内容

本发明目的在于，针对现有技术中所存在的问题，提出一种高导热性能石墨烯金属复合多层散热器及其制备方法，本发明的方法工艺简单、节能环保；本发明的散热器结构新颖、成本低兼、散热效果好，适用于LED的散热。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种高导热性能石墨烯金属复合多层散热器，其特征在于，包括：金属基层、石墨烯薄膜层和焊接部；其中，所述石墨烯薄膜层均匀沉积在金属基层表面上形成石墨烯金属复合层，石墨烯金属复合层紧密地卷成圆饼状而形成金属基层与石墨烯薄膜层相互交替叠加的螺旋多层复合结构，最外层的石墨烯金属复合层边缘处与多层复合结构外表面焊接形成焊接部。

所述金属基层是厚度均匀的条状铜片、铝片、银片、铂金中的任意一种金属片或铝合金片，所述金属基层厚度为0.05～1mm范围内的任意值；所述石墨烯薄膜层是由均匀电泳沉积在所述金属基层表面上的单层或少层石墨烯片层构成，所述石墨烯片均匀平躺在所述金属基层上，且与所述金属基层或所述石墨烯片之间相互紧密结合。

一种上述高导热性能石墨烯金属复合多层散热器的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：