CN103122241A - 一种高导热复合材料及制备方法 - Google Patents

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张洪涛
蒋素斌
唐文进
洪志刚
石建珍
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Abstract

本发明提供了一种高导热的复合材料及制备方法，复合材料具有通过多面体小室相互连接而形成的三维网状，由金属构成多面体小室框边，多面体小室内填满了高分子导热材料，其余部分均由金属与导热高分子材料复合而成，其中导热高分子材料覆于金属之上。首先将多孔金属材料放入容器内，抽真空后向以挤压方式使高分子导热材料前体至全部填满材料；再施加一定压力——加热，得到所需复合材料。本发明的材料在具有良好的热传导性同时具有较高的机械强度，制备方法其工艺简单、易控制、能耗低、成本低。

Description

一种高导热复合材料及制备方法
技术领域
本发明涉及一种传热材料及制备方法，特别涉及高导热的复合材料及制备方法。 
背景技术
在元器件散热中，导热材料多采用导热硅胶片，最主要目的是减少热源表面与散热器件接触面之间产生的接触热阻。接触热阻会使得导热通道不顺畅，使得接触面产生热积聚，热源产生的热量不能迅速有效的传导到散热器表面，从而使得热源的温度上升更快，以及在面对热冲击状态下产生瞬时过热死机。目前，为了提高导热硅胶的传热系数，分别向其中加入铝粉、银粉等添加物，这种方法虽然提高了导热硅胶的导热系数，但是机械强度的提高并不明显，因此，大型功率器件、或者是器件安装不是在水平位置的前提下，硅胶容易变形，导致界面热阻不均匀，从而加速老化、导致器件松动。 
发明内容
本发明旨在提供一种具有高传热系数且机械强度良好的导热复合材料及工艺简单、成本低的制备方法。本发明通过以下方案得以实施。 
一种高导热复合材料，具有通过多面体小室相互连接而形成的三维网状，在所述多面体小室内填满了高分子导热材料，其余部分均由金属与导热高分子材料复合而成，其中导热高分子材料覆于金属之上。 
所述的基体金属优选金属镍、铜或其合金。所述的导热高分子材料优选导热硅脂、导热橡胶。 
制备上述高导热复合材料的方法：以挤压方式将流体状的高分子材料前体注入多孔金属材料中，使流体状高分子材料前体完全覆盖多孔金属表面并填满多面体单元小室，然后保持一定压力——加热，使高分子材料固化，得到所需材料。 
所述的导热高分子材料优选导热硅脂、导热橡胶。所述的多孔金属材料优选多孔金属镍、多孔金属铜或多孔镍铜合金。 
与现有技术相比，本发明有如下优点： 
1.本发明充分利用了多孔金属材料良好的机械强度和一定的柔韧性又具有三维多孔的结构等特点，将其合理地与导热高分子材料结合形成复合材料，使得材料在具有良好的热传导性同时具有较高的机械强度，可解决在大型功率器件、器件安装在非水平位置等应用时，散热元件容易变形，导致界面热阻不均匀的问题，扩大了散热元件的应用范围。 
2.本发明提供的这种复合材料的制备方法其工艺简单，制备过程没有苛刻的条件限制，因此易控制、能耗低、成本低。 
附图说明
图1：实施例1制备方法的图示说明 
图2：实施例1复合材料结构示意图 
具体实施方式
实施例1
制备一种高导热复合材料的方法，其工艺过程示意图1所示。将多孔镍铜 合金材料放至容器2内，导热橡胶流体1从容器2的一端挤压至多孔镍铜合金3中，使流体导热橡胶完全覆盖多孔镍铜材料表面并填满多面体小室内，然后保持10MPa压力，再加热至120℃，使流体态导热橡胶固化成导热橡胶固态，得到高导热复合材料。 
上述方法制备得到的复合材料结构如图2所示，在多面体小室4内全部是固态导热橡胶，其余位置5（即原多孔镍铜材料非多面体小室的基体部分）由镍铜合金与导热橡胶复合而成，且导热橡胶覆于镍铜合金之上。 
实施例2
高导热复合材料基本与实施例1相同，但多孔金属材料采用多孔镍，孔内填满了导热硅脂。 
实施例3
高导热复合材料基本与实施例1相同，但多孔金属材料采用多孔铜，孔内填满了导热硅脂。 

Claims (6)

1.一种高导热复合材料，其特征在于：具有通过多面体小室相互连接而形成的三维网状，所述多面体小室内填满了高分子导热材料，其余部分均由金属与导热高分子材料复合而成，其中导热高分子材料覆于金属之上。
2.如权利要求1所述的高导热复合材料，其特征在于：所述的基体金属优选金属镍、铜或其合金。
3.如权利要求1或2所述的高导热复合材料，其特征在于：所述的导热高分子材料优选导热硅脂、导热橡胶。
4.一种制备如权利要求1～3之一所述的高导热复合材料的方法，其特征在于：以挤压方式将流体状的高分子材料前体注入多孔金属材料中，使流体状高分子材料前体完全覆盖多孔金属表面并填满孔隙，然后保持一定压力——加热，使高分子材料固化，得到所需材料。
5.如权利要求7所述的制备高导热复合材料的方法，其特征在于：所述的导热高分子材料优选导热硅脂、导热橡胶。
6.如权利要求7或8所述的高导热复合材料，其特征在于：所述的多孔金属材料优选多孔金属镍、多孔金属铜或多孔镍铜合金。
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