[发明专利]石墨烯复合导热膜及其制备方法

说明书

本发明涉及一种石墨烯复合导热膜的制备方法，包括如下步骤：用激光对石墨烯导热膜进行打孔处理，制备具有多个通孔的多孔石墨烯导热膜；将所述多孔石墨烯导热膜作为滤膜，对碳纤维分散液进行减压过滤，直至所述碳纤维分散液无法滤过为止，制备石墨烯碳纤维湿膜；将所述石墨烯碳纤维湿膜进行真空干燥，制备石墨烯复合导热膜。该制备方法以石墨烯导热膜和碳纤维为原料，碳纤维沿垂直方向取向化排布，能够显著提高石墨烯复合导热膜在垂直方向上的热导率；碳纤维内部的石墨化结构呈中心向四周的辐射状分布，能够在水平和垂直多方向导热，在石墨烯复合导热膜内起到导热桥接的作用，制备得到的石墨烯复合导热膜在水平和垂直方向上都具有较高的热导率。

技术领域

本发明涉及功能薄膜材料技术领域，特别是涉及一种石墨烯复合导热膜及其制备方法。

背景技术

随着手机朝高性能、小型化的方向发展，芯片的发热量越来越大，受限于狭小的空间，热量易聚集形成热点，导致芯片不能正常工作，因而需要采用具有较高横向热导率的材料进行匀热。对于4G手机，该材料通常为人工石墨散热膜，其以聚酰亚胺薄膜为原料，通过碳化、石墨化、压延工艺制得。受限于聚酰亚胺薄膜原料，人工石墨散热膜的厚度有限(＜100微米)，无法应对5G手机芯片更高的发热量。石墨烯散热膜可以突破厚度的限制，满足5G手机芯片匀热的要求，因而得到了广泛的应用。

石墨烯导热膜采用制浆、涂布、碳化、石墨化、压延工艺制备。因含有丰富的含氧官能团，氧化石墨烯极易分散于水中，获得稳定的高固含浆料。浆料涂布过程中，氧化石墨烯通过片层间氢键及范德华力作用，自组装成取向化排布。在较高温度下，氧化石墨烯被还原为石墨烯，后经石墨化修复晶格及压延提高密度，最终获得石墨烯取向化排布的石墨烯导热膜。

石墨烯是导热各向异性材料，其在二维平面方向具有超高的热导率(理论上可达5300瓦/米·度)，但是在垂直于二维平面方向热导率较低，低于20瓦/米·度。因此，传统的石墨烯呈取向化排布的石墨烯导热膜具有很高的平面热导率，但是在垂直方向上热导率却很低，这导致石墨烯导热膜的导热能力无法充分发挥。

发明内容

基于此，本发明的目的之一是提供一种在水平和垂直方向同时具备高导热性能的石墨烯复合导热膜的制备方法。

本发明的一实施方式提供一种石墨烯复合导热膜的制备方法，包括如下步骤：

用激光对石墨烯导热膜进行打孔处理，制备具有多个通孔的多孔石墨烯导热膜；

将所述多孔石墨烯导热膜作为滤膜，对碳纤维分散液进行减压过滤，直至所述碳纤维分散液无法滤过为止，制备石墨烯碳纤维湿膜；

将所述石墨烯碳纤维湿膜进行真空干燥，制备石墨烯复合导热膜。

在其中一个实施例中，所述石墨烯导热膜的厚度为50微米～300微米。

在其中一个实施例中，相邻两个通孔的孔中心间距为0.2毫米～2毫米；及/或，所述通孔的孔径为7微米～10微米。

在其中一个实施例中，所述碳纤维分散液中的碳纤维的直径为7微米～10微米，且小于等于所述多孔石墨烯导热膜的孔径。

在其中一个实施例中，所述碳纤维分散液中的碳纤维的长度为50微米～300微米，且小于等于所述多孔石墨烯导热膜的厚度。

在其中一个实施例中，所述碳纤维分散液的浓度为0.2毫克/毫升～2毫克/毫升。

在其中一个实施例中，所述碳纤维的直径与多孔石墨烯导热膜的孔径相同。

在其中一个实施例中，所述碳纤维的长度与多孔石墨烯导热膜的厚度相同。

本发明的又一实施方式提供一种石墨烯复合导热膜，采用上述的石墨烯复合导热膜的制备方法制备。