[发明专利]有序掺杂纳米材料强化热导率复合材料及制备方法

权利要求书

1.一种有序掺杂纳米材料强化热导率复合材料，其特征在于：包括：

薄膜基底；

纳米材料阵列，该纳米材料阵列有序分散生长于所述薄膜基底上；

粘结层，该粘结层均匀、牢固地附着于所述纳米材料阵列上；

基体，用于填充于有序分散的所述纳米材料阵列之间，所述基体完全包裹纳米材料阵列且完全填充所述薄膜基底未生长纳米材料阵列的区域；位于所述纳米材料阵列和所述基体之间的所述粘结层将所述纳米材料阵列和所述基体通过化学键或物理化学能连接。

2.根据权利要求1所述的有序掺杂纳米材料强化热导率复合材料，其特征在于：所述薄膜基底具有如下一种或多种特征：

-所述薄膜基底由热导率>70W/(m·K)的材料制成；

-所述薄膜基底采用如下材料制成：Al，Au，Cr，Cu，Ni，Pt，Si，Ti中的一种或其组合；

-所述薄膜基底，厚度在0.5μm～50μm范围内，以提高复合材料与待传热界面的接触面积且保证热传输能力和机械性能。

3.根据权利要求1所述的有序掺杂纳米材料强化热导率复合材料，其特征在于：所述纳米材料阵列具有如下一种或多种特征：

-采用碳纳米管、石墨烯、金刚石、碳化硅晶须或纳米线中一种材料制成；

-所述纳米材料阵列沿所述薄膜基底的垂直方向生长。

4.根据权利要求1所述的有序掺杂纳米材料强化热导率复合材料，其特征在于：所述纳米材料阵列具有如下一种或多种特征：

-所述纳米材料阵列的平均面内密度为40～1200根/μm²；

-所述纳米材料阵列由热导率>400W/(m·K)的纳米材料制成。

5.根据权利要求1所述的有序掺杂纳米材料强化热导率复合材料，其特征在于：所述粘结层具有如下一种或多种特征：

-所述粘结层采用如下材料制成：金属、具有两不同性质官能团的偶联剂、浸润剂或稀释剂中的一种或其组合；

-所述粘结层的厚度<2μm。

6.根据权利要求5所述的有序掺杂纳米材料强化热导率复合材料，其特征在于：所述粘结层中：所述金属为Cr，Ti，Ta中的一种或其组合。

7.根据权利要求5所述的有序掺杂纳米材料强化热导率复合材料，其特征在于：所述粘结层中：所述具有两不同性质官能团的偶联剂为铬络合物偶联剂、硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、锆类偶联剂中的一种或其组合。

8.根据权利要求1-7任一项所述的有序掺杂纳米材料强化热导率复合材料，其特征在于：所述基体具有如下一种或多种特征：

-由热导率>0.1W/(m·K)的材料制成；

-所述基体采用如下材料制成：Al，Au，Cr，Cu，Ni，Pt，PI，PDMS，Si，Ti，聚合物中的一种或组合。

9.一种权利要求1-8任一项所述的有序掺杂纳米材料强化热导率复合材料的制备方法，其特征在于：包括：

在基片表面制备一层薄膜基底；

在所述薄膜基底上生长纳米材料阵列，形成有序分散的纳米材料阵列；

在所述在纳米材料与基体间制备粘结层，使得纳米阵列与基体界面完整且高强度粘结；

填充基体，通过所述粘结层，使所述基体完全包裹所述纳米材料阵列且完全填充所述薄膜基底未生长所述纳米材料阵列的区域，得到有序掺杂纳米材料强化热导率复合材料。

10.一种权利要求1-8任一项所述的有序掺杂纳米材料强化热导率复合材料的应用，其特征在于：所述有序掺杂纳米材料强化热导率复合材料应用于3D高密度封装体。