CN101550331A - 轻质高导热复合材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开的轻质高导热复合材料，它的组分及其重量百分比含量为：石墨粉71％～99％；Al粉1％～29％。制备步骤如下：按重量百分比含量称取石墨粉和Al粉，置于密闭容器中混合0.5～24小时后，在真空或者在氩气、或氮气保护气氛下，于600℃以上，大于10MPa压力下热压成型。本发明制备工艺简单，一次成型，生产周期短。原料来源广，价格便宜。制得的复合材料成品密度小、材料内部无微裂纹，机械强度好，热导率高。

Description

轻质高导热复合材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及高导热复合材料及其制备方法。

背景技术

电子元件的功能在日益提高，它本身也是一个发热源，过高的温升往往是导致电子系统故障和失效的致命因素。为使电子系统和元器件能持续稳定地工作，对其进行有效可靠的散热显然十分重要因此，研究和开发高效率的电子散热材料和相关技术已刻不容缓。

金属是首选的导热材料。热传导系数很高的金、银，由于价格高而无法广泛采用；铁热传导率低。铜的热传导系数虽高，可密度大、成本较高。铝热传导系数较高、密度小、价格低，成为了散热片加工材料的理想选择。但金属材料密度大、成本高、易腐蚀、在冶炼和加工过程中能耗和环境污染大。

石墨片层上存在高活性的离域大π键，在片层之间存在范德华力，这种特殊的微观结构决定了其导热性能具有明显的各向异性。其导热的载流子既有声子又有电子，在沿着石墨片方向的热导率远大于垂直于片层方向的热导率。石墨是碳元素的结晶体，具有比铜和银更大的热导率。沿石墨片层方向上的高导热[理论值为数kW/(mK)]特性和垂直于石墨片层方向的低导热[理论值为(6W/(mK))]特性与其特殊的层状结构有关。相比于上述金属基导热材料，碳材料的导热系数明显高，而且自身质轻、耐腐蚀、原料价廉，在散热材料开发方面具有更加优越的前途和市场。

发明内容

针对金属材料在散热领域中存在的不足，本发明的目的是提供一种轻质高导热复合材料及其制备方法。

本发明的轻质高导热复合材料，它的组分及其重量百分比含量为：

石墨粉       71％～99％；

Al粉         1％～29％；

优选重量百分比含量为：

石墨粉       80％～85％；

Al粉         15％～20％；

上述的石墨粉的粒径为0.1～100微米。Al粉的粒径为0.5～500微米。

本发明中，所说的石墨粉可以是天然鳞片石墨或人造石墨，其中，人造石墨为石墨纤维、热解石墨、酸化石墨、膨胀石墨、柔性石墨和多孔石墨中的一种或几种。

本发明的轻质高导热复合材料的制备方法，步骤如下：

按重量百分比含量称取石墨粉和Al粉，置于密闭容器中混合0.5～24小时后，在真空或者在氩气、或氮气保护气氛下，于600℃以上，大于10MPa压力下热压成型。

本发明制备工艺简单，一次成型，生产周期短。原料来源广，价格便宜。

制得的复合材料成品密度小、材料内部无微裂纹，机械强度好，热导率高。

具体实施方式

实施例1

精选天然鳞片石墨粉末、Al粉末按照75∶25的重量比混合。混合是在转速10000转/分钟的搅拌器中进行，混合搅拌1小时。将粉末在真空600度30MPa压力下热压成型，得到轻质高导热复合材料。测量其沿热压方向导热率为7.9W/m·K，垂直热压方向导热率为290W/m·K。

实施例2

热解石墨粉末粉末、Al粉末按照80∶20的重量比混合。混合是在转速10000转/分钟的搅拌器中进行，混合搅拌1小时。将粉末在真空750度20MPa压力下热压成型，得到轻质高导热复合材料。测量其沿热压方向导热率为8.5W/m·K，垂直热压方向导热率为320W/m·K。

实施例3

膨胀石墨粉、Al粉末按照90∶10的重量比混合。混合是在转速12000转/分钟的搅拌器中进行，混合搅拌0.5小时。将粉末在真空700度500MPa压力下热压成型，得到轻质高导热复合材料。测量其沿热压方向导热率为8.7W/m·K，垂直热压方向导热率为356W/m·K。

Claims (6)

1.轻质高导热复合材料，其特征在于它的组分及其重量百分比含量为：

石墨粉  71％～99％；

Al粉    1％～29％。

2.按权利要求1所述的轻质高导热复合材料，其特征在于它的组分及其重量百分比含量为：

石墨粉  80％～85％；

Al粉    15％～20％。

3.按权利要求1、2所述的轻质高导热复合材料，其特征是石墨粉的粒径为0.1～100微米。

4.按权利要求1、2所述的轻质高导热复合材料，其特征是Al粉的粒径为0.5～500微米。

5.按权利要求1、2所述的轻质高导热复合材料，其特征在于所说的石墨粉是天然鳞片石墨或人造石墨，其中，人造石墨为石墨纤维、热解石墨、酸化石墨、膨胀石墨、柔性石墨和多孔石墨中的一种或几种。

6.按权利要求1所述的轻质高导热复合材料的制备方法，其步骤如下：

按重量百分比含量称取石墨粉和Al粉，置于密闭容器中混合0.5～24小时后，在真空或者在氩气、或氮气保护气氛下，于600℃以上，大于10MPa压力下热压成型。