[发明专利]导热填料、导热复合材料和散热器

说明书

本发明公开了导热填料、导热复合材料和散热器，所述导热填料，包括：鳞片石墨和石墨烯，其中，所述石墨烯的片径为0.1～30微米，所述鳞片石墨的片径为200～500微米。由此，该导热填料通过采用鳞片石墨和石墨烯，石墨烯可以填充在鳞片石墨之间，小尺寸的石墨烯和大尺寸的鳞片石墨可以协同构造出三维导热通道，从而将其应用到复合材料中可以提高复合材料的导热性能和力学性能。

技术领域

本发明是属于复合材料技术领域，具体而言，本发明涉及导热填料、导热复合材料和散热器。

背景技术

随着电子器件的微型化和高功率化的发展，器件内部的温度显著升高，热管理成为决定其寿命及功率的关键因素。目前，在导热散热工业中传统的是使用金属材料或者合金作为导热材料。由于金属导热制品比重大、机械加工成本高、易于腐蚀、易导电等特点，限制了其在导热领域的进一步发展。而聚合物因其良好的加工性能、较低的密度、较好的化学稳定性以及绝缘性等在导热领域受到广泛的关注。

热塑性塑料如聚丙烯、聚乙烯、尼龙等因其化学性质稳定、机械加工性能良好以及可以多次加热循环重复使用等特点被广泛应用。普通聚合物的热导率低于0.3W/mK，使其在使用过程中热量不能及时耗散、零部件发热现象严重、导致部件老化等问题，严重影响器件的使用寿命和稳定性，进而影响产品的使用性能。

向聚合物基体中添加高导热填料是提高复合材料导热性能的一个主要方法。石墨烯自从被发现以来由于其具有诸多优异性能(如优异的导电性能、力学性能等)而受到广泛关注，其超高的热导率(～5000W/mK)使得石墨烯在热管理领域具有巨大的应用前景。但目前可大规模量产的石墨烯原料都是粉体状态，石墨烯的片径一般在30微米以下。片径过于细小，作为导热填料单独使用也难以实现大量添加，因此单独使用石墨烯作为填料并不利于导热网络的构建和热导的提高。鳞片石墨由于尺寸较大，导热系数较高，价格便宜，且分散在基体中不存在团聚现象，填充量可以大大提高，在提高热导率方面有着明显的优势。但是，鳞片石墨的加入，使得复合材料变得又硬又脆，力学性能下降，这也限制了鳞片石墨填充聚合物复合材料的应用。

因此，现有的导热填料有待进一步研究。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种导热填料、导热复合材料和散热器，该导热填料通过采用鳞片石墨和石墨烯，石墨烯可以填充在鳞片石墨之间，小尺寸的石墨烯和大尺寸的鳞片石墨可以协同构造出三维导热通道，从而将其应用到复合材料中可以提高复合材料的导热性能和力学性能。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种导热填料。根据本发明的实施例，所述导热填料包括；鳞片石墨和石墨烯，其中，所述石墨烯的片径为0.1～30微米，所述鳞片石墨的片径为200～500微米。

根据本发明实施例的导热填料通过采用鳞片石墨和石墨烯，石墨烯可以填充在鳞片石墨之间，小尺寸的石墨烯和大尺寸的鳞片石墨可以协同构造出三维导热通道，从而将其应用到复合材料中可以提高复合材料的导热性能和力学性能。

另外，根据本发明上述实施例的导热填料还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，所述鳞片石墨和所述石墨烯的质量比为(10～20)：1。由此，可以进一步提高复合材料的导热性能和力学性能。

在本发明再一个方面，本发明提出了一种导热复合材料。其特征在于，包括：聚合物基体、填料和添加剂，所述填料为上述所述的导热填料。由此，该导热复合材料通过采用上述的导热填料，使其具有优异的导热性能和力学性能，并且本申请的复合材料相较于金属部件具有明显低比重优势。

另外，根据本发明上述实施例的导热复合材料还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，所述聚合物基体为选自聚烯烃、聚氯乙烯、聚酯、聚碳酸酯和聚酰胺中的至少一种。由此，可以显著提高导热复合材料的性能。