[发明专利]一种高强度石墨烯导热垫片及其制备方法

说明书

本申请涉及一种高强度石墨烯导热垫片及其制备方法，涉及热界面材料的领域，高强度石墨烯导热垫片包括至少两层依次堆叠的石墨烯导热层，相邻所述石墨烯导热层通过胶粘剂粘结固定；所述石墨烯导热层包括多层依次堆叠的石墨烯膜，相邻所述石墨烯膜通过胶粘剂粘接；相邻两层所述石墨烯导热层中石墨烯膜的堆叠方向相互垂直且平行于同一平面，且所述石墨烯导热层的叠层方向与任一层所述石墨烯导热层中石墨烯膜的叠层方向均互相垂直。本申请将多层石墨烯膜堆叠制成的石墨烯导热层进行叠层，使相邻层中石墨烯膜的堆叠方向垂直，为石墨烯导热垫片中沿石墨烯堆叠方向和垂直于石墨烯膜堆叠方向这两个方向均提供良好的力学强度。

技术领域

本申请涉及热界面材料的领域，尤其是涉及一种高强度石墨烯导热垫片及其制备方法。

背景技术

随着5G时代的来临，电子芯片工作频率不断升高，电子产品逐步向轻量化、高集成化方向发展，导致设备的发热量大幅度上升。多余的热量不及时传导出去就会极大影响电子元器件的工作状态，严重时甚至会造成失效，寿命降低。为了解决这个问题，热界面材料应运而生，然而传统的热界面材料导热系数低主要集中在1～10W，难以满足高热量传导需求。

石墨烯是一种由碳原子堆积而成的单层二维蜂窝状晶格结构的新型碳材料，它不仅具有优异的力学、光学、电学等性能，还具有较好的热学性能，理论热导率可以达到5300W/(m·K)，是常见金属材料的十几倍。目前以石墨烯为原材料开发的石墨烯膜水平导热系数最高可达2000W/(m·K)，具有良好的热量传递效果，可以应用于大热流密度的芯片散热领域的新型热界面材料。

然而石墨烯膜厚度方向导热系数比较差，通常小于10W/(m·K)，难以满足纵向热量的传递。目前市场上主要采用石墨烯膜堆叠的方式制备石墨烯块体，然后沿着堆叠方向进行切片，制备出厚度方向高导热石墨烯垫片。然而，因为石墨烯膜内部往往是多层结构，内聚强度差，制备的石墨烯导热垫片在强度存在各向异性，在垂直石墨烯膜堆叠方向上强度较好，在石墨烯膜堆叠方向的强度很差，严重影响了石墨烯导热垫片的使用。现有技术中会利用打孔设备在石墨烯膜内部形成通孔，然后注入高分子树脂，然而石墨烯膜与树脂粘附性差，在受压过程中容易溢出，导致孔内间隙存在的树脂较少，并且对石墨烯表面进行打孔工艺会造成石墨烯膜破坏，影响热量的传递。

发明内容

针对上述技术问题，本申请提供一种高强度石墨烯导热垫片及其制备方法，旨在提升石墨烯导热垫片导热性能的同时使其具有较高的力学强度。

第一方面，本申请提供一种A，采用如下的技术方案：

一种高强度石墨烯导热垫片，包括至少两层依次堆叠的石墨烯导热层，相邻所述石墨烯导热层通过胶粘剂粘结固定；

所述石墨烯导热层包括多层依次堆叠的石墨烯膜，相邻所述石墨烯膜通过胶粘剂粘接；

相邻两层所述石墨烯导热层中石墨烯膜的堆叠方向相互垂直且平行于同一平面，且所述石墨烯导热层的叠层方向与任一层所述石墨烯导热层中石墨烯膜的叠层方向均互相垂直。

通过采用上述技术方案，石墨烯膜在其层内方向上具有良好的热传导效果，采用多层石墨烯膜堆叠制成石墨烯导热层，层间通过胶粘剂粘接，使石墨烯导热层在石墨烯膜层内水平方向上的高导热性能得到充分利用。通过将至少两层石墨烯导热层粘接堆叠，相邻两层石墨烯导热层的粘接面为垂直于石墨烯膜的任意一层，并且堆叠时使相邻两层石墨烯导热层中的石墨烯膜的叠层方向相互垂直，通过此方式叠层得到石墨烯导热垫片，在任意一层石墨烯导热层中石墨烯膜叠层方向上均有另外至少一层石墨烯导热层中石墨烯膜的叠层方向与其垂直，即通过将相邻石墨烯导热层中石墨烯膜的叠层方向进行相互垂直排布，制备出在水平X和Y两个相互垂直的方向上均具有较高强度的石墨烯导热垫片。