[发明专利]一种竖直取向结构热界面材料及其制备方法

权利要求书

1.一种竖直取向结构热界面材料的制备方法，其特征在于，所述竖直取向结构热界面材料为有机聚合物基体和具有竖直片层取向结构的薄膜的复合热界面材料；

所述有机聚合物为橡胶、凝胶、环氧树脂、酚醛树脂中的一种；

所述具有竖直片层取向结构的薄膜所采用的材料为石墨烯、氮化硼、陶瓷片、金属纳米片中的一种；

所述竖直取向结构热界面材料的制备方法包括以下步骤：

步骤一，制备高深宽比微管道模具；

步骤二，制备纳米片材料分散液；

步骤三，将步骤二得到的分散液注入步骤一中的微管道模具中，然后流出至凝固液中，再经过冷冻干燥和高温热处理即得具有竖直片层取向结构的薄膜；

步骤四，若步骤三中的薄膜材料为氮化硼，则氮化硼薄膜可由步骤三得到的具有竖直片层取向结构的石墨烯薄膜作为模板，硼酸为前驱体提供硼源，氨气提供氮源直接化学气相沉积法转化为氮化硼膜，随后高温热处理提高氮化硼的结晶性，得到具有竖直片层取向结构的氮化硼膜；

步骤五，将有机聚合物灌封于步骤三或步骤四得到的具有竖直片层取向结构的薄膜中，固化后得到所述竖直取向结构热界面材料；

所述步骤一中的高深宽比微管道模具的制备方法为：

提供一微管道矩形翅片阵列；

提供与所述翅片阵列相适配的上盖板、入口流道和出口流道；提供一与所述微管道矩形翅片阵列相适配的掩膜版；

将矩形翅片阵列和上盖板、入口流道和出口流道进行组装，即得到高深宽比微管道模具；

所述微管道矩形翅片阵列中翅片厚度为100μm-300μm、翅片高度为1mm-50mm、翅片间距为100μm-250μm、翅片阵列总长度为1cm-20cm、翅片阵列总宽度为0.5 cm-2cm；

所述上盖板长宽与微管道矩形翅片阵列长宽保持一致，厚度为1mm-5mm；

所述翅片入口流道孔径为2mm-5.4mm，入口流道的长度和翅片阵列的总长度一致，宽度和翅片高度的尺寸一致；

所述出口流道的长度为翅片阵列长度的四分之一到二分之一；

所述微管道矩形翅片阵列采用CNC金刚石电火花线切割工艺、CNC铲齿工艺或立体光固化成型3D打印技术加工制备。

2.如权利要求1所述的竖直取向结构热界面材料的制备方法，其特征在于，所述具有竖直片层取向结构的薄膜在复合热界面材料中按质量百分比计所占含量为2~60wt％。

3.如权利要求1所述的竖直取向结构热界面材料的制备方法，其特征在于，所述步骤三中竖直片层取向结构薄膜的长度由纳米片分散液的流出速度决定，流出速度为100 μm/s-4mm/s，宽度由步骤一中的高深宽比微管道模具的管道阵列宽度决定。

4.如权利要求1所述的竖直取向结构热界面材料的制备方法，其特征在于，所述步骤四前驱体中硼酸的质量为2 g-4 g。

5.如权利要求1所述的竖直取向结构热界面材料的制备方法，其特征在于，所述步骤四直接化学气相沉积法中的氨气气体流量为20-50 sccm，转化温度为830-1200℃，转化时间为1-3 h；

所述氮化硼膜的热处理温度为1500-1700℃。