[发明专利]一种导热复合材料及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种导热复合材料及其制备方法与应用。所述制备方法包括：以激光处理聚苯并噁嗪树脂得到的三维多孔石墨烯为导热通路，之后将聚合物流体浇铸至所述三维多孔石墨烯所含孔洞中，再除去溶剂和/或升温至80～350℃固化5～12h后得到导热复合材料。本发明提供的导热复合材料的制备方法简单高效，可操作性强；同时，本发明提供的导热复合材料展现出优良的导热性能，并且可以实现热量的定向传递，在电子设备散热领域有望发挥重要作用。

技术领域

本发明属于导热材料技术领域，具体涉及一种导热复合材料及其制备方法，以及其相应的应用。

背景技术

随着新一代微小型电子设备集成度和组装密集度的不断提升，为保障其长时间平稳运行，以高导热材料开发和导热结构设计为代表的热管理技术显得重要而迫切。高导热聚合物复合材料不仅能够有效地传递热量，而且具有轻质、耐腐蚀、易加工和低成本等优点，因此受到人们的广泛关注。共混法是目前制备聚合物导热复合材料的常用方法。然而，一般情况下，导热填料在聚合物基体中随机分散，难以保证热量传递的方向性。此外，导热填料与聚合物基体之间的相容性通常较差，这会导致界面热阻增加，进一步降低热量传递的效率。虽然，加入大量的导热填料可以实现连续导热网络的构建，从而获得高导热聚合物复合材料，但是这也往往会导致材料成型加工困难、力学性能下降和成本上升等问题。

大量研究表明，先构建三维填料网络作为导热通路，再与聚合物复合，是在低填料含量下获得高导热聚合物复合材料的有效方法。这种方法能够保证填料在聚合物基体中的可控均匀分散，解决传统共混方法中填料易团聚的问题，实现在低填料含量下高效导热通路的构建，进而赋予复合材料优异的导热性能、力学性能等。但是目前三维导热网络的常用构建方法难以实现对其形状的有效调控。三维导热网络的形状一般依赖于模板或者容器的选择，且难以获得较高的尺寸精度，制备过程复杂(Composites Communications，2020，19，134-141)。这也就限制了导热通路的结构设计和热量传递方向的可控性，无法满足当前电子设备日益复杂化的需求。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种导热复合材料及其制备方法，从而克服了现有技术中的不足。

本发明的另一目的在于提供所述导热复合材料的应用。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明实施例提供了一种导热复合材料的制备方法，其包括：

以激光处理聚苯并噁嗪树脂得到的三维多孔石墨烯为导热通路，之后将聚合物流体浇铸至所述三维多孔石墨烯所含孔洞中，再除去溶剂和/或升温至80～350℃固化5～12h后得到导热复合材料。

在一些实施方案中，所述激光处理包括：对聚苯并噁嗪树脂进行至少部分处理，得到局部石墨烯化的聚苯并噁嗪树脂，或者，对聚苯并噁嗪树脂进行全部处理完全转化为三维多孔石墨烯。

在一些实施方案中，所述三维多孔石墨烯为图案化或非图案化的石墨烯。

进一步地，所述图案化石墨烯所含图案包括直线、曲线、多边形、圆形、圆环、扇形中的任意一种或两种以上的组合。

在一些实施方案中，所述聚合物流体包括聚合物溶液或聚合物熔体。

在一些实施方案中，所述聚合物包括聚苯并噁嗪树脂、环氧树脂、聚酰亚胺、聚硅氧烷、聚氨酯、聚烯烃、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚乙二醇、石蜡中的任意一种或两种以上的组合。

本发明实施例还提供了由前述方法制备的导热复合材料，所述导热复合材料的导热系数为5～100W/(m·K)，并且能够实现热量的定向传递。

本发明实施例还提供了前述导热复合材料于电子设备散热领域中的应用。

与现有技术相比，本发明至少具有如下有益效果：