[发明专利]一种金属氧化物/石墨烯复合流体及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种金属氧化物/石墨烯复合流体及其制备方法与应用，该复合流体包括质量比为10～1：1的金属氧化物纳米流体和石墨烯纳米流体，该流体的制备方法包括以下步骤：(1)制备金属氧化物纳米流体；(2)制备石墨烯纳米流体；(3)将金属氧化物纳米流体和石墨烯纳米流体在研磨罐中混合对其进行球磨处理；(4)将球磨后的混合流体震荡分散、离心，取上清液即得到金属氧化物/石墨烯复合流体；该复合流体稳定性好，粒子分散性好，能够保证复合流体在20‑30天内不会发生大范围的沉降，导热性能好，热阻约为0.145℃/W，能够作为导热流体应用在真空热管中，制备方法简单。

技术领域

本发明涉及一种复合流体及其制备方法与应用，更具体的，涉及一种金属氧化物/石墨烯复合流体及其制备方法与应用。

背景技术

随着微电子集成技术的迅猛发展，逻辑电路和电子元器件体积大幅度地减小，工作频率大大提高，但是，电子元件产生的热量迅速累积，易导致高集成芯片热失效，因此芯片的散热和冷却问题已成为微电子和散热领域的研究热点，设计芯片首要考虑的一个问题是确保芯片在高热流密度下的热量能及时排出，金属、金属氧化物、金属氮化物、无机粒子、混杂填料等都可用于作为散热填料，在填料填充的过程中，填料颗粒会形成微结构，构成孔导热网络，这就有效地改善了材料的导热性能。但现有的流体未考虑到孔结构及纳米粒子的尺寸，使得现有的材料粒子分散不稳定、导热性差。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种分散性好、导热性能好的金属氧化物/石墨烯复合流体，本发明的另一目的是提供该复合流体的制备方法，本发明的另一目的是提供该复合流体的应用。

技术方案：本发明所述的金属氧化物/石墨烯复合流体，包括质量比为10～1：1的金属氧化物纳米流体和石墨烯纳米流体。

其中，金属氧化物/石墨烯复合流体粒径为90～110nm，金属氧化物纳米流体中金属颗粒粒径为50～60nm，金属氧化物纳米流体为氧化锌纳米流体，金属氧化物和石墨烯复合纳米粒子的总量在流体中浓度质量百分比为0.05～1.5％。

本发明所述的金属氧化物/石墨烯复合流体的制备方法，包括以下步骤：

(1)制备金属氧化物纳米流体；

(2)制备石墨烯纳米流体；

(3)将金属氧化物纳米流体和石墨烯纳米流体在研磨罐中混合，利用行星球磨机对其进行球磨处理；

(4)将球磨后的混合流体置于超声波分散机中震荡处理，分散后取出样品，将样品倒入离心管中，置于高速离心机中离心，取上清液即得到金属氧化物/石墨烯复合流体。

其中，步骤(1)包括以下步骤：

(11)在烧杯中倒入基液，加入金属氧化物纳米粉末混合均匀得到混合溶液；

(12)混合溶液中加入表面活化剂，搅拌均匀；

(13)将步骤(12)中混合均匀的溶液置于超声波分散机中震荡处理，分散后取出样品，将样品倒入离心管中置于高速离心机中离心，取上清液即得金属氧化物纳米流体。

其中，步骤(11)中基液包括水、乙醇、甲醇中的至少一种，混合溶液中金属氧化物纳米粉末浓度1～10g/L，步骤(12)中表面活化剂为十二烷基苯磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵或聚乙烯吡咯烷酮，表面活性剂和金属氧化物纳米粉末质量比为1：1～10。

其中，步骤(2)包括以下步骤：

(21)取鳞片石墨放入研磨罐中，加入基液、表面活化剂、陶瓷球；

(22)将研磨罐放入行星球磨机中进行球磨；

(23)将球磨后的样品置于倒入烧杯中，置于超声波分散机中震荡处理，分散后取出样品，将样品倒入离心管中置于高速离心机中离心，取上清液即得石墨烯纳米流体。