[发明专利]一种具有高效散热能力的烯碳复合材料

说明书

本发明公开了一种具有高效散热能力的烯碳复合材料，包括烯碳复合层和与烯碳复合层相连接的散热铜片；散热铜片与烯碳复合层的连接处设有若干层弹性金属垫片；该结构可以解决传统导热层与最终散热层之间接触面积小，导热能力低下的问题，并通过烯碳复合材料中的声子导热和光子导热的共同作用，将热量更高效的通过烯碳复合层中的缺口槽传导至散热铜片的金属表面上，并可以有效的防止导热材料中心处的热量聚集现象。

技术领域

本发明涉及一种具有高效散热能力的烯碳复合材料。

背景技术

物质的热传导方式主要分为两种，其中无机非金属材料的导热基体为声子导热的方式，热量的传导是通过晶格或晶体点阵的振动来实现的，晶格振动的能量是量子化的，晶格振动的量子称为声子，所以无机非金属材料的热传导是通过声子相互作用来实现的，即声子导热。高温时无机非金属材料中的电磁辐射热传的比重增大，也存在光子导热。

而在金属材料中，金属中的电子相互作用或碰撞是金属材料导热的主要形式，即电子导热。此外，由于金属晶格或点阵的振动，也存在少量的声子导热。

烯碳复合材料(AFG)作为一种新型的导热材料，其原理是在石墨片层中种植金属原子，通过金属原子产生的电子导热解决石墨层间导热的弊端，导热机理综合了金属材料与非金属材料，即既包括声子导热又包括电子导热，所以材料的纵向导热与横向导热性能均要优于均热板，且综合造价也低于传统的均热板。

烯碳复合材料是以碳原子sp2杂化六元环结构组成的低维全碳材料，具有优异的力、电、热等性能，主要包括石墨烯(G)和碳纳米管(CNT)。石墨烯为二维层状结构，其强度约130GPa，模量可达1000GPa。室温下电子迁徙率为200000cm2·V^-1·S^-1，热导率高达3000–5000W·m^-1·K^-1。碳纳米管近似是卷曲的石墨烯，根据管径的不同，其强度在60–150GPa，模量可达400-1000GPa。

烯碳复合材料的分散方法包括物理分散与化学分散两种常见的分散手段，其目的均为大批烯碳材料片间或是管束间的范德华力，从而实现分散状态并可以更好的与金属离子相结合，从而将微观的优异导热性能结合在宏观的结构特征上，针对该特点，烯碳复合材料的应用其实是非常广泛的，包括且不限于电子产品的导热、工业储能电池的导热、太阳能硅片的导热等等。

针对烯碳复合材料的本身，需要进行相关的改性以及分散研究，但针对烯碳复合材料的应用，其针对层次结构的叠层方式以及具体应用时的结构设计，往往更为重要，优异且可靠的结构设计，往往能发挥出烯碳复合材料60-80％的散热能力，而低效且不合理的结构设计，往往并不能有效的发挥烯碳复合材料的散热能力，且材料利用率只有20-50％左右。

发明内容

为了解决现有技术的不足，提出了一种具有高效散热能力的烯碳复合材料(AFG)。

一种具有高效散热能力的烯碳复合材料，包括烯碳复合层和与烯碳复合层相连接的散热铜片；散热铜片与烯碳复合层的连接处设有若干层弹性金属垫片；

烯碳复合层、散热铜片以及弹性金属垫片之间的连接包括以下步骤：

S1、将聚酰亚胺高分子膜进行分切；

S2、分切完成后的聚酰亚胺高分子膜进行碳化、石墨化，并进行整理；

S3、对整理完成的聚酰亚胺高分子膜进行表面催化剂处理并种植金属离子，种植完成后即为烯碳复合层；

S4、按最终厚度要求，将若干层烯碳复合层进行叠层处理，并涂覆石蜡；

S5、对叠层完成的烯碳复合层进行第一次压缩，并在压缩过程中，在压合处注入粉末状铜粉；