[发明专利]碳纳米管导热片的制备方法

说明书

本发明涉及一种碳纳米管导热片的制备方法，该制备方法包括以下步骤：在基底上形成取向定向的碳纳米管阵列，其中，基底上设置有多个以规定间隔设置的用于灌入热固性高分子材料的原料的微孔，碳纳米管阵列中的碳纳米管；在灌胶面上注胶，以使热固性高分子材料经微孔向靠近碳纳米管的自由端的方向流动，填充碳纳米管间的间隙；当沿碳纳米管流动的热固性高分子材料与自由端的距离为0.02mm～0.2mm时，停止灌胶并翻转基底；固化位于碳纳米管间的热固性高分子材料及将固化后的碳纳米管阵列与基底分离，得到碳纳米管导热片。上述制备方法简捷且制得的碳纳米管导热片的导热性能高。

技术领域

本发明涉及碳纳米管技术领域，特别是涉及一种碳纳米管导热片的制备方法。

背景技术

随着微电子器件的特征尺寸不断缩小以及性能的大幅提升，微电子系统内部由于短时间内集聚的大量热量而容易导致器件性能的下降甚至失效，制约了微电子技术发展。

碳纳米管具有高导热率、耐高温以及柔性等优势，有望成为解决散热问题的材料之选。早期的碳纳米管导热片是由碳纳米管混合到树脂或橡胶等高分子材料中形成薄片而制成。然而，由于这些高分子材料热导率较低且碳纳米管导热的各向异性，使碳纳米管混合材料很难达到足够高的热导率。

随着科技的进步，人们发现取向定向生长的碳纳米管阵列具有良好的径向导热性，其中，单根碳纳米管热导率理论上可达6000W/(m·K)，因此，碳纳米管导热片上的碳纳米管逐步以取向定向排列的碳纳米管阵列的形式呈现。然而，在实际应用中发现，碳纳米管以取向定向排列的碳纳米管阵列形式呈现的碳纳米管导热片的导热性能还不理想，导热性能仍然较低。

发明内容

基于此，有必要提供一种碳纳米管导热片的制备方法，该制备方法简捷且能提高制得的碳纳米管导热片的导热性能。

一种碳纳米管导热片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

在基底上形成取向定向的碳纳米管阵列，其中，所述基底具有背对设置的生长面和灌胶面，所述碳纳米管阵列位于所述生长面上，所述基底上设置有多个以规定间隔设置的微孔，所述微孔为通孔，所述微孔用于灌入热固性高分子材料的原料，所述碳纳米管阵列中的各碳纳米管具有靠近所述生长面的近端和远离所述生长面的自由端；

在所述灌胶面上注胶，以使热固性高分子材料的原料经所述微孔向靠近所述碳纳米管的自由端的方向流动，以填充所述碳纳米管阵列的多个碳纳米管之间的间隙；

当沿所述碳纳米管流动的热固性高分子材料的原料与所述碳纳米管的自由端的距离为0.02mm～0.2mm时，停止注胶并翻转所述基底，以终止所述热固性高分子材料的原料向靠近所述碳纳米管的自由端方向的进一步的流动；

固化位于所述碳纳米管之间的热固性高分子材料的原料，得到固化后的碳纳米管阵列；及

将固化后的碳纳米管阵列与所述基底分离，得到碳纳米管导热片。

为了增加碳管阵列力学强度，帮助维持碳纳米管的结构，防止使用过程中碳纳米管结构被破坏而影响导热片的导热性能，传统的方法通常是将整个碳纳米管阵列浸渍到热固性高分子材料的原料中或从碳纳米管的自由端向碳纳米管阵列浇注热固性高分子材料的原料，以填充碳纳米管间的间隙，然后固化，从而形成碳纳米管导热片。然而，在传统方法的浸渍或浇注过程中，碳纳米管的自由端容易变得杂乱，从而容易导致碳纳米管阵列的取向结构被破坏，并且碳纳米管的自由端的中空结构也往往容易被热固性高分子材料的原料填充，从而使得碳纳米管形成的导热通路与热接触面之间被一层热阻相对较大的热固性高分子材料间隔，降低了导热片的导热性。