[发明专利]一种热界面材料及其制备和应用

权利要求书

1.一种热界面材料，其特征在于，所述热界面材料由层叠结构经弯曲褶皱、水平压制和高温处理得到，所述热界面材料的上下表面的二维高导热纳米片具有水平堆栈结构，位于所述热界面材料的所述上下表面之间的中间部分的二维高导热纳米片兼具垂直堆栈结构和弯曲堆栈结构；

所述热界面材料的中间部分的厚度为所述热界面材料的厚度的60－90％；

所述热界面材料的上表面的厚度为所述热界面材料的厚度的5-20％；

所述热界面材料的下表面的厚度为所述热界面材料的厚度的5-20％；

所述垂直堆栈结构和所述弯曲堆栈结构的体积比为1－9：1－9；

所述“垂直堆栈结构”是指所述热界面材料的中间部分的所述二维高导热纳米片呈基本垂直于水平面堆栈的结构；

所述“弯曲堆栈结构”是指所述热界面材料的中间部分的所述二维高导热纳米片呈非垂直堆栈结构；

所述“上下表面的二维高导热纳米片具有水平堆栈结构”是指所述热界面材料的上下表面部分的所述二维高导热纳米片具有基本与水平面平行的堆栈结构，即二面角夹角在-15°至15°范围；

所述热界面材料是如下制备的：

1)提供层叠结构；

2)基于模量不匹配原理加工所述层叠结构，得到褶皱的层叠结构；

3)沿所述褶皱的层叠结构的水平方向以第一压力压制所述褶皱的层叠结构，接着在第一温度下退火处理第一时间段，得到所述热界面材料；

所述“基于模量不匹配原理加工”是指将所述层叠结构以范德华力粘合于外力固定的低模量预拉伸的弹性体上后，去除外力，将所述层叠结构褶皱化的加工工艺；

在基于模量不匹配原理加工所述层叠结构的过程中，所述层叠结构是以范德华力粘接于经预拉伸的弹性体上的，其中，所述弹性体在粘结所述层叠结构之前经预拉伸处理，拉伸量为未经拉伸的弹性体的100－500％，所述弹性体的弹性模量为0.01－0.5MPa，所述层叠结构的弹性模量为1－30MPa；

所述热界面材料的厚度为200－1000μm；

所述层叠结构选自下组：天然石墨纸、人工石墨纸、人工石墨烯纸；或

所述层叠结构是如下制备得到：

1)提供第一分散液，所述第一分散液包含第一溶剂和分散于所述第一溶剂中的高导热纳米材料；

2)抽滤和/或蒸发所述第一分散液，得到所述层叠结构；

所述高导热纳米材料选自下组：石墨烯、氧化石墨烯、氮化硼、膨胀石墨片、碳化/石墨化的聚酰亚胺、或其组合；

所述第一压力为1.5-11MPa；

所述第一温度为2600-3100℃；

所述热界面材料的压缩率为8-80％。

2.如权利要求1所述的热界面材料，其特征在于，所述热界面材料的中间部分的厚度为所述热界面材料的厚度的80－90％。

3.如权利要求1所述的热界面材料，其特征在于，所述热界面材料的中间部分中，所述垂直堆栈结构和所述弯曲堆栈结构的体积比为2－8：2－8。

4.如权利要求1所述的热界面材料，其特征在于，所述热界面材料的纵向热导率为10-600W/mK。