[发明专利]一种含液态金属的三维复合散热浆料及由其制备的散热膜

说明书

本发明公开了一种含液态金属的三维复合散热浆料及由其制备的散热膜。在散热基板的上表面均匀涂覆有一层石墨烯散热浆料，在以石墨烯为主的散热浆料里包括了液态金属，液态金属与石墨烯能构成三维散热体系。采用本发明设计方案，能够有效地形成了三维散热体系，可大幅度提高纵向散热性能。

技术领域

本发明属于散热膜技术领域，具体涉及一种含液态金属的三维复合散热浆料及由其制备的散热膜。

背景技术

随着信息化时代的到来，电子元件逐渐向轻薄、短小和功能化方向发展。科学信息的发展使得电子元件的运行速度越来越快，功率也随之越变越大，从而导致温度升高快，产生的热量多，散热慢，不仅影响电子元件的运行速度，还会减少使用寿命。为了保持电子元件的高效性，热管理环节成为重中之重，散热的快慢决定了电子元件运行的快慢。目前石墨烯是热导率最高的二维散热材料，其热导率可高达5300W/m·K，比铜和铝高出十几倍之多。而且石墨烯是目前已知的世界上最轻薄的材料，其强度高达130GPa，也是有史以来被证实的最结实的材料。石墨烯还具有良好的柔韧性和稳定性。石墨烯所具有的性能可使其成为最佳的散热材料，近年来，人们把散热材料由石墨逐渐转向石墨烯，目前在智能手机、电脑、涂料、LED照明等设备散热已有市场化应用。虽然石墨烯的热导率很高，但是其结构为二维平面结构，导致它的散热只能被局限在二维平面上，层与层之间主要是热辐射方式传热，传热效率低，层间传热依然是制约其产业化的重要因素。

有研究为利用导热硅脂中添加高导热材料，提供一种具有先进技术、导热系数高、性能稳定等性质的高导热复合热界面材料。也有研究一种硅胶石墨烯液态金属复合材料，通过添加少量石墨烯和碳纳米管，不仅提高了液态金属的塑性，还提高了材料的力学性能和导热性能。虽然上述两项研究对于导热硅脂和硅胶的导热系数都得到提高，但是其本身就存在导热系数低的问题，因此限制了散热材料导热性能的发挥。另外，另一种利用液态金属熔点较低和热导率较高的性质，在石墨烯表面覆盖一层液态金属置于热源和散热器之间，便可达到降低热源的目的，但此方法造成过度覆盖，石墨烯散热特性未能全面释放出来。目前市场现有专利大多都与横向热传导相关，很少提及纵向散热传导，然而对于电子元件(或其他热源)产生的热量应该尽快从横向和纵向两个方向散发出去，才能高效实现元器件(或其他热源)的散热。

因此，针对于上述情况，本发明提出一套实用解决方案，专门解决纵向散热的问题。

发明内容

本发明目的是提供一种含液态金属的三维复合散热浆料及由其制备的散热膜，解决上述问题。

本发明的技术方案是：

一种含液态金属的三维复合散热浆料，包括如下重量份的组分：石墨烯材料5～50份，液态金属1～30份，成膜助剂0.01～15份，助剂0.01-5份，溶剂50～200份，其制备方法为：

(1)将液态金属和第一分散剂在3000-6000RPM下分散研磨2-6小时，制成粒径为100-500nm的纳米液态金属分散液，分散时加入助剂；

(2)将石墨烯材料、所述纳米液态金属分散液与成膜助剂混合，获得混合浆料，然后将所述混合浆料经三辊机辊压充分混合，得到石墨烯散热浆料。

进一步的，所述石墨烯材料为1-50层的片状石墨烯或石墨烯微片；所述成膜助剂为高温固化型丙烯酸树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂中的任意一种或多种；所述液态金属为纳米液态金属，粒径为50～500nm，所述纳米液态金属为单质金属、二元合金、三元合金、多元合金中的任意一种；所述第一分散剂选取含金属亲和基团的高分子量嵌段共聚物溶液；所述助剂包括分散剂、消泡剂、流平剂或偶联剂。