[发明专利]一种铝基石墨烯、碳纳米管复合散热材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种铝基石墨烯、碳纳米管复合散热材料的制备方法，属于散热材料的制备技术领域，该方法包括：在无水乙醇溶液中加入等量石墨烯、碳纳米管粉末和铝盐，并且用超声波分散获得均匀分散的石墨烯、碳纳米管的混合电泳液；采用铝基薄片，用稀硝酸、去离子水、无水乙醇和超声波进行表面处理后，当作阴极；以石墨片为阳极，把阴极和阳极一起浸没在混合电泳液中进行电泳沉积；然后将铝基薄片从一端起多层叠放，并冷压成型，用另一端将压制成型的样品外面裹一圈并且焊接固定于其侧面，然后在氮气气氛下退火处理，从而得到铝基石墨烯、碳纳米管复合散热材料。本发明方法工艺简单、节能环保、成本低，制备的复合散热材料的散热效率高、力学强度大。

技术领域

本发明属于散热材料的制备技术领域，特别是涉及一种铝基石墨烯、碳纳米管复合散热材料的制备方法。

背景技术

在电子、电气元件、高功率光学器件的微处理器和集成电路中一般都会产生很高的热量，如果这些电子元器件产生的热量超过其允许的范围，不仅对它们自身性能造成影响，而且可能会对整个系统的性能和稳定造成不可估量的损害，从而引起系统的崩溃。而电子、电气设备的性能、可靠性和寿命与运行环境的温度成反比关系。例如，高功率LED或液晶模块中，基板散热速度的提高可以大大提高它们的光亮度、寿命和运行的稳定性。因此，为了提高电子元器件及其系统的性能和稳定性，延长其使用寿命，降低运行的环境温度极其重要，这主要依靠散热器散热速度的提高。在现有技术中由于铝基材料具有重量轻(密度为2.7g/cm³)、导热系数高(热导率约200W/mk)、抗腐性能好、价格便宜等特点，被广泛应用于电脑、空调、手机、LED照明、通信、整流器，医疗及工业设备等多种散热领域。但随着电子产品的不断更新和性能的提升，对原有散热材料散热速度的要求也日益严格。

石墨烯是一种超轻、超薄、超强和超大比表面积的准二维材料，面密度约0.77mg/m²，单层石墨烯的厚度约0.34nm，石墨烯的韧性极好，弹性模量为1.0TPa，微观强度可达30GPa，是传统钢材的100多倍，理论比表面积为2630m²/g，而且具有非常高的导电、导热性能，如电阻率为2×10^-6Ω.cm，电子迁移率可达2×10⁵cm²/V.S，在室温下水平热导率约为5×10³W/m.K。同时，石墨烯具有高的热稳定性、化学稳定性以及优异的抗渗透性和抗磨性能。因此，石墨烯在力学、电子学、光学、热学以及新能源等各领域中都拥有了广泛的应用前景，尤其在散热材料的合成应用方面吸引了人们的广泛关注。

在铝基材料中适量添加石墨烯或碳纳米管，能够有效地改善其散热性能、力学性能和电学性能等。在现有技术中石墨烯或碳纳米管与铝基复合材料的合成方法有：1、在铝基材料表面上涂覆石墨烯或碳纳米管散热涂层；2、固体粉末合成法；3、熔融共炼法等。但是由于石墨烯和碳纳米管都较容易团聚，在上述方法制备的复合材料中出现石墨烯和碳纳米管分散不均匀或趋向不一致等问题，从而导致降低石墨烯或碳纳米管复合材料的散热效果。除此之外，在第一种方法中石墨烯或碳纳米管与金属基体表面之间往往利用有机涂料来粘接，而一般的有机涂料的导热系数都很低，不利于散热性能的提高。后两种方法是提高铝基复合材料综合性能的常用方法，但工艺较复杂，耗时耗能都很大，尤其在第三种方法中高温烧炼时还可能产生氧化或界面反应等现象而导致材料性能的降低。

发明内容

本发明目的在于针对现有技术中所存在的问题，提出一种铝基石墨烯、碳纳米管复合散热材料的制备方法，该方法制备工艺简单、节能环保、成本低兼、散热效果好。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种铝基石墨烯、碳纳米管复合散热材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：