[发明专利]一种高导热液态金属/氮化硼复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高导热液态金属/氮化硼复合材料及其制备方法，高导热液态金属/氮化硼复合材料主要原料按体积比计构成为：氮化硼(BN)体积分数为85％‑98％，液态金属(LM)体积分数为2％‑15％；其制备工艺为：首先制备LM分散液；然后制备LM/BN粉末；最后通过特殊手段制备LM/BN复合材料，本发明利用高热导率和良好可变形性的液态金属作为连接剂桥接氮化硼构建导热网络通道，利用简单的机械压制技术获得了高导热复合材料，复合材料具极高的导热系数，材料制备过程简单，工艺易于掌握，生产成本低，具备极大的推广价值。

技术领域

本发明涉及高导热复合材料领域，特别涉及柔性液态金属/氮化硼高导热复合材料的制备方法。

背景技术

随着当今电子行业的发展，电子设备向着高功率、小型轻量化、多功能高集成化的方向发展，因而电子元件的功率密度不断增加，导致电子元件在运行时产生的热量急剧增加，热量积聚使得电子设备的可靠性和寿命急剧下降。研究表明，电子元件的使用寿命随着工作温度的升高而减少，50℃时的元件的可靠性仅为25℃时的1/6。

为了有效地消散设备工作中产生的热量，从而提高电子设备寿命及可靠性，高导热性的先进热管理材料被广泛应用于电子设备领域。为获得高的导热性能，研究者常用具有高面内导热性能的氮化硼填充到聚合物基体中制备导热复合材料，但填料与填料、填料与基体之间的界面热阻将严重限制导热聚合物热导率的增长。因此如何强化填料与填料、填料与基体之间的热传导成为热管理材料的一个亟需解决的问题。

液态金属汞、镓、铷、铯及其合金，在室温上下均具有极好的流动性。因为其具有良好的柔韧性和较高的导热系数，受到越来越多的关注。采用液态金属来强化氮化硼的传热还没有相关报道。本发明选择LM和BN作为原料，采用真空辅助抽滤技术和机械压制实现了高导热的LM/BN复合材料的制备。在LM/BN复合材料中，液态金属作为连接剂桥连氮化硼片形成导热网络通道，该结构赋予了LM/BN复合材料极佳的导热性能。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种高导热液态金属/氮化硼复合材料及其制备方法，高导热液态金属/氮化硼复合材料主要原料按体积比计构成为：氮化硼(BN)体积分数为85％-98％，液态金属(LM)体积分数为2％-15％；其制备工艺为：首先制备LM分散液；然后制备LM/BN粉末；最后通过特殊手段制备LM/BN复合材料，本发明利用高热导率和良好可变形性的液态金属作为连接剂桥接氮化硼构建导热网络通道，利用简单的机械压制技术获得了高导热复合材料，复合材料具极高的导热系数，材料制备过程简单，工艺易于掌握，生产成本低，具备极大的推广价值。

为实现以上技术效果，采用如下技术方案：

一种高导热液态金属/氮化硼复合材料，包含如下体积百分比的组分：液态金属LM为2％-15％，氮化硼BN为85％-98％。

一种高导热液态金属/氮化硼复合材料制备方法包括以下步骤：

步骤S1：液态金属LM分散液制备：按比例取一定量的液态金属LM加入到无水乙醇溶液中，分散均匀得到液态金属LM分散液；

步骤S2：液态金属LM/氮化硼BN粉末的制备：按比例取一定量氮化硼BN粉末加入到无水乙醇中，分散均匀得到氮化硼BN分散液；

步骤S3：将步骤S2中制备得到的氮化硼BN分散液加入到步骤S1中制备的液态金属LM分散液中，搅拌获得均匀液态金属LM/氮化硼BN混合物；随后通过真空抽滤清洗得到液态金属LM/氮化硼BN粉末；

步骤S4：液态金属LM/氮化硼BN复合材料制备：将步骤S3中制备的液态金属LM/氮化硼BN粉末，通过机械压制得到高导热液态金属/氮化硼复合材料。

进一步的，所述步骤S1中分散均匀的方法为探头超声处理。

进一步的，所述探头超声处理时间为10min，超声功率600w。