[发明专利]一种GPU用纳米二氧化硅复合石墨烯导热硅脂及其制备方法

说明书

本发明提供了一种二氧化硅复合石墨烯导热硅脂，以质量分数计，包括10～30重量份的二氧化硅复合石墨烯和70～90重量份的硅油；所述石墨烯为还原氧化石墨烯。本发明特别采用了还原氧化石墨烯与纳米二氧化硅进行复合，得到了特定结构的二氧化硅复合石墨烯材料，能够均匀稳定的分散在硅油介质中形成导热硅脂，导热添加剂均匀分散在硅油中，既提高了导热率，又阻止了石墨烯的团聚，具有较高的热导率和长期稳定性；同时，还原氧化石墨烯价格低廉，容易大规模生产，制备的复合导热硅脂无毒，对人体无害，不含重金属元素。此外，本发明提供的制备方法简单易行，条件温和，过程易于控制，适于工业化生产和应用。

技术领域

本发明属于导热硅脂合成技术领域，涉及一种二氧化硅复合石墨烯导热硅脂及其制备方法，尤其涉及一种GPU用纳米二氧化硅复合石墨烯导热硅脂及其制备方法。

背景技术

导热硅脂，是维持GPU等电子芯片设备保持正常工作温度，确保冷系统正常运行的辅助材料之一，随着电子产品性能的不断提升，GPU等芯片设备的产热量也在不断增加，如何将电子设备产生的大量热量快速传递到冷却系统中是电子芯片产品面临的重大问题之一。

最初，业内以有机硅酮为主要原料，添加耐热、导热性能良好的材料提升其导热性，但普通高导热率硅脂多采用金属粉体/金属氧化物或其他氧化物粉体为导热填料，金属粉体如银(导热系数419W/(m·K))、铜(导热系数381W/(m·K))、铝(导热系数218W/(m·K))等虽然热导率高，但成本较高，并且重金属对人体有害，而且抗氧化能力较差，长期高温使用会被空气中的氧气氧化导致性能下降；金属氧化物/其他氧化物粉体虽然成本低，抗氧化能力强，但热导率偏低。

随着芯片技术的不断发展，业内对导热硅脂性能的要求越来越高，提升硅脂的热导率成为研究的方向之一，石墨烯以其极高的热导率引起了人们的极大兴趣，石墨烯是紧密堆积成二维六方蜂窝状晶格结构的单层碳原子，各碳原子之间以sp²杂化方式相连。微观上，单层石墨烯薄膜并非二维的扁平结构，而是具有“纳米尺度上”稳定的微波状的单层结构，是目前发现的唯一存在的二维自由态原子晶体；宏观上，石墨烯可以翘曲成零维的富勒烯，卷成一维的碳纳米管或者堆垛成三维的石墨。石墨烯独特的二维周期蜂窝状点阵结构中稳定的碳六元环的存在，赋予了其优异的性能，如石墨烯的导热系数可达5000W/(m·K)。目前，石墨烯制备方法已开发出许多种。其中还原法制备石墨烯已经具备了工业化生产的潜力，是目前制备石墨烯的最佳方法之一。该方法操作简单、制备成本低，可以规模化生产，能够满足大规模商业需要。所以，将纳米氧化硅与石墨烯相复合，制备复合导热硅脂成为极具前景的改性方式之一。

然而在实际应用中，石墨烯还存在着诸多的问题和制约因素，石墨烯是一种结构非常规整的二维晶体材料，其内部由很多苯六元环组成，并且苯六元环上不含有任何的不稳定化学键，具有很高的化学稳定性，并且石墨烯表面呈现惰性状态，与溶剂等其他介质之间的相互作用力非常弱，片层之间却存在较强的范德华引力，因而容易发生积聚沉淀，不容易在水中或者常见的有机溶剂中稳定分散，极易团聚，都极大地阻碍了石墨烯的进一步研究和应用。

因此，如何更好的将石墨烯用于导热硅脂，使得石墨烯可以均匀分散，提高其分散稳定性，提高导热硅脂的冷却性能，已成为行业内诸多一线生产研发人员和业内厂商亟待解决的重要问题之一。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种二氧化硅复合石墨烯导热硅脂及其制备方法，特别是一种纳米二氧化硅复合石墨烯导热硅脂，本发明提供的二氧化硅复合石墨烯导热硅脂，采用了还原后的氧化石墨烯与二氧化硅先进行复合，不仅使其易于在硅油中稳定分散，而且二氧化硅能够有效的阻碍了石墨烯的团聚，使石墨烯能够大量地在体系中均匀分散，提高了导热硅脂的导热性能和长期稳定性。

本发明提供了一种二氧化硅复合石墨烯导热硅脂，以质量分数计，包括：

二氧化硅复合石墨烯       10～30 重量份；