[发明专利]三维网络连接石墨烯基复合热界面材料及其制备方法

说明书

本发明提供三维网络连接石墨烯基复合热界面材料及其制备方法，所述制备方法包括：剥离PBOMF，获得不同浓度的PBONF溶液，低浓度A溶液和高浓度B溶液；GNS分散在A溶液获得混合物酸性溶液；混合物酸性溶液中加入强电解质形成GNS‑PBONF溶胶；GNS‑PBONF溶胶中混合B溶液形成三维网络结构的GNS‑PBONF粘性溶胶；上述粘性溶胶孵化形成酸性凝胶，在去离子水中浸泡，利用酸和水交换的方式去除凝胶中的酸，获得水凝胶；干燥水凝胶得到三维网络连接的GNS‑PBONF热界面材料。本发明既解决石墨烯在聚合物中的分散问题又使石墨烯的填充量大幅度提高，并制备出导热性能优异的热界面材料。

技术领域

本发明涉及热界面材料技术领域，具体涉及三维网络连接石墨烯基复合热界面材料及其制备方法。

背景技术

随着5G技术的推广，电子设施的传输能力得到了巨大的提高，并且新一代计算器对高性能、快速化有着更大的需求，这也致使很多设备，如终端设备、通讯基站，将面对更快速高效的散热问题。大量的热量聚集在芯片周围，不仅会导致设备故障，还会降低电子设备的寿命，甚至阻碍电子科技的发展。因此，研究一种快速高效散热的界面材料成为迫切的需求。

聚合物基热界面材料以柔韧性、流动性、可压缩性以适应啮合面的形状能够更好的与不同形状的芯片贴合，增大接触面积进而增加电子器件的散热效果。然而这类聚合物的热导率都很低，需要添加导热增强相改善导热能力。石墨烯由于其独特的二维结构特征、高的力学强度、优异的电热传输特性，将其作为增强材料可以显著提升聚合物基复合材料的力学性能并赋予电热功能。但由于石墨烯较大的比表面积和层与层之间独特π-π非共价键的相互作用，使得石墨烯在聚合物中很容易团聚，难以分散，极大地限制了其在热管理方面的实际应用，构建互联的三维网络结构石墨烯基是提高聚合物复合材料导热性能的一种有效方法。

目前市面上三维网络结构的石墨烯聚合物复合材料的制备方法，大多采用预先构建三维石墨烯作为骨架，然后将液相聚合物或前体渗透到骨架的孔隙中来制备的。这种方法对三维石墨烯骨架的孔隙率要求很高，孔隙率太小，聚合物很难充分融合到骨架的空隙中去；孔隙率太大，三维石墨烯骨架结构过于松散密度低，导致复合物材料的传热性能下降。因此导致三维网络结构的石墨烯聚合物复合材料工艺复杂，制造成本高，而且三维石墨烯在聚合物中的填充量受限。

发明内容

针对现有技术存在问题中的一个或多个，本发明提供一种三维网络连接石墨烯基复合热界面材料的制备方法，包括：

步骤S1,对聚对苯撑苯并二恶唑纤维(PBOMF)进行剥离，获得不同浓度的聚对苯撑苯并二恶唑纳米纤维(PBONF)溶液，将低浓度的聚对苯撑苯并二恶唑纳米纤维(PBONF)溶液作为A溶液，将高浓度的聚对苯撑苯并二恶唑纳米纤维(PBONF)溶液作为B溶液；

步骤S2,将石墨烯纳米片(GNS)分散在A溶液中，获得混合物酸性溶液；

步骤S3,向混合物酸性溶液中加入强电解质，形成三维网络连接框架的 GNS-PBONF溶胶；

步骤S4,将三维网络连接框架的GNS-PBONF溶胶中混合B溶液，形成致密的三维网络结构的GNS-PBONF粘性溶胶；

步骤S5,上述三维网络结构的GNS-PBONF粘性溶胶孵化形成酸性凝胶，将酸性凝胶在去离子水中浸泡，利用酸和水交换的方式去除凝胶中的酸，获得水凝胶；

步骤S6,干燥上述水凝胶，得到三维网络连接的GNS-PBONF热界面材料。

本发明利用石墨烯纳米片与聚对苯撑苯并二恶唑纳米纤维构建三维网状结构，不仅解决石墨烯在聚合物中的分散问题，而且石墨烯填充量大幅度提高，并制备出导热性能优异的热界面材料。