[发明专利]导热复合材料、其制备方法及应用

说明书

本发明涉及一种导热复合材料、其制备方法及应用，该制备方法包括：提供复合体，复合体包括金属基体及设于金属基体表面上的石墨层；在真空和加热条件下，于所述复合体的侧壁对所述复合体施加第一压力，使所述石墨层形成多个异向排布的石墨聚集体，同时所述金属基体熔融并与所述石墨聚集体混合，得到所述导热复合材料，其中，所述第一压力的方向与所述金属基体的表面的夹角为α，0°≤α≤60°。本发明所制得的导热复合材料在各个方向上均具有良好的导热性能。

技术领域

本发明涉及导热复合材料技术领域，特别是涉及一种导热复合材料、其制备方法及应用。

背景技术

随着科学技术的进步与发展，电子器件不断向高集成、高功率、高智能化的方向发展。大功率电子器件的功率和热流密度增加5～8倍，由此也带来了热量集聚的问题，影响电子器件的正常运行和使用，甚至可能烧毁整个器件。为了避免长时间运作带来的高温问题，实现高效稳定散热，目前主要将热量通过铜制均热片、铝制散热材料、石墨高导热片或复合材料壳体进行有效传导。

金属材料具有良好的焊接性，有效的热导率和优良的结合强度，但其热导性能有限，不能满足日益高集成化带来的高热量聚集问题，如铜的热导率仅为397W/mK，铝的热导率仅为220W/mK。石墨等导热材料具有高的面内热导率，但其面间热导率较低，其导热性能呈现出各向异性，使得制备出的石墨基复合材料的导热性能也具有方向性，通常面间热导率不到面内热导率的10％，甚至面间热导率是面内热导率的1％，无法满足使用的导热需求。

发明内容

鉴于此，本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状提供一种导热复合材料、其制备方法及应用；该导热复合材料不仅热导率高，而且缩小了面间热导率与面内热导率的差距。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供一种导热复合材料的制备方法，包括以下步骤：

提供复合体，所述复合体包括金属基体及设于所述金属基体的表面上的石墨层；

在真空和加热条件下，于所述复合体的侧壁对所述复合体施加第一压力，使所述石墨层形成多个异向排布的石墨聚集体，同时所述金属基体熔融并与所述石墨聚集体混合，得到所述导热复合材料，其中，所述第一压力的方向与所述金属基体的表面的夹角为α，0°≤α≤60°。

在其中一个实施例中，所述制备方法还包括：在对所述复合体施加所述第一压力之前，于所述石墨层的表面对所述石墨层施加第二压力，所述第二压力的方向与所述石墨层的表面的夹角为β，β≥60°。

在其中一个实施例中，所述第二压力为0.1MPa～10MPa，且所述第二压力的施压时间为1min～10min。

在其中一个实施例中，所述石墨层的材料包括鳞片石墨、球状石墨、石墨纤维中的至少一种；

及/或，所述金属基体的材料包括铜、铝、银中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述石墨层的厚度为20μm～50μm；

及/或，所述金属基体的厚度为10μm～100μm；

及/或，所述石墨层与所述金属基体的质量比为40:60～70:30。

在其中一个实施例中，所述加热的温度为500℃～1000℃；

及/或，所述第一压力为10MPa～100MPa，且所述第一压力的保压时间为10min～300min。

在其中一个实施例中，所述复合体还包括设置于所述金属基体及所述石墨层之间的粘结层，所述石墨层通过所述粘结层粘附于所述金属基体上。

在其中一个实施例中，所述复合体的数量设置为多个，且多个所述复合体沿垂直于所述金属基体的表面的方向层叠排布。