CN103332679A - 一种超导石墨合成片及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种超导石墨合成片及其制备方法和应用，其主要原理是：利用半导体的横向和纵向传导特性，采用N型半导体加大石墨材料横向导热速率，从而快速将热源温度降低。本发明的超导石墨合成片的制备原料包括半导体碲化物，还包括石墨材料。所述半导体碲化物为碲化镉、碲化铅或碲化铋中的一种或其中两种或三种的混合物。本发明的超导石墨合成片的导热系数为：750-1650w/m·k，能快速将电子产品的温度降低到40℃左右。本发明的超导石墨合成片可应用于任何手提、便携、车载电子设备及高功率发热电子设备，能够使电子设备温度迅速降低，加快其运行速度，并且能优化电子设备的功能，使其安装大型程序。

Description

一种超导石墨合成片及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及导热材料技术领域，尤其涉及一种用于电子产品的导热材料及其制备方法和应用。
背景技术
近年来，随着移动电话、小型电子设备、车载设备、兼具摄像功能的数码相机等设备向轻薄/短小化、高功能/高性能化发展，如何能更有效地散发所产生的热量成了当前一大课题，对于体积轻薄并具有高导热性的散热材料的需求也随之急剧增高。
导热石墨片是一种全新的导热散热材料，沿两个方向均匀导热，屏蔽组件和热源的同时改进消费类电子产品。日本松下和美国Graftech在导热石墨片方面均有研究，日本松下选用天然石墨片和人造石墨为原料，运用气相悬浮法制备导热石墨片，美国Graftech运用电解法制备导热石墨片，这两种导热石墨片的热传导效果均有改善的空间。
发明内容
为了克服现有石墨导热片存在的缺陷，本发明研制了一种新型的超导石墨合成片，具有轻薄、柔韧、快速导热的能力，能将电子产品的温度降低到40℃左右。
本发明的主要原理是利用半导体的横向和纵向传导特性，采用N型半导体加大石墨材料横向导热速率，从而快速将热源温度降低。具体技术方案如下：
本发明的超导石墨合成片的制备原料包括半导体碲化物，优选N型，优选纳米级，还包括石墨材料，优选纳米级。
所述半导体碲化物为碲化镉、碲化铅或碲化铋中的一种或其中两种或三种的混合物。
各原料质量配比方案有两种：
一种为：碲化镉：100份，碲化铅或碲化铋：5-15份，优选碲化铋；石墨材料：15-35份。
另一种为：碲化铅或碲化铋：100份，优选碲化铋，碲化镉：20-55份；石墨材料：15-35份。
制备原料中，石墨材料选自石墨烯或天然石墨片或碳纳米管中的一种，优选石墨烯或天然石墨片。
制备原料还包括基材，基材为玻璃纤维布或铝箔或铜箔中的一种，厚度优选0.025mm。
制备原料还可以包括粘结剂，粘结剂为树脂，质量配比为5-35份，树脂优选环氧级或丙烯酸型，更优选有机硅改性的环氧树脂或有机硅改性的丙烯酸树脂。
制备原料还可以包括分散剂，质量配比为1-10份；分散剂优选硅烷偶联剂。
本发明的超导石墨合成片的制备方法包括以下几个步骤：
（1）将各原料：碲化物、石墨材料、粘结剂、分散剂，按配比混合后，在真空环境下进行捏合，在基材上进行涂刷，形成网络结构，即导热通路；
（2）550-850℃加热，形成第一道薄膜；
（3）继续在基材上涂刷石墨材料，质量配比根据导热系数的需要可以任意调配，一般石墨材料含量越高，导热系数越大；在2000-2500℃高温烧结，压辊成型，得到产品。
进一步，在第（3）步之后，在产品的一面加上PET薄膜，可以防止石墨合成片的分散。
上述制备方法中所述的涂刷工艺可以为辊涂、压涂、刮涂中任意一种方式，优选辊涂或刮涂方式。
本发明的超导石墨合成片的导热系数为：750-1650w/m·k，能快速将电子产品的温度降低到40℃左右。
本发明的超导石墨合成片可应用于任何手提、便携、车载电子设备及高功率发热电子设备。
本发明的超导石墨合成片能够使电子设备温度迅速降低，加快其运行速度，并且能优化电子设备的功能，使其安装大型程序。
附图说明
图1为实施例中的热源恒温模拟芯片的热成相图；
图2为实施例一中的各产品对比试验的热成相图。
图3为实施例二中的各产品对比试验的热成相图。
具体实施方式
实施例一：
本发明的超导石墨合成片的制备过程：
（1）将各原料：碲化镉100份（N型、纳米级）、碲化铋10份（N型、纳米级），天然石墨片20份（纳米级）、有机硅改性的丙烯酸树脂30份、硅烷偶联剂5份，混合后，在真空环境下进行捏合，在玻璃纤维布（厚度为0.025mm）上，进行涂刷，形成网络结构，即导热通路；
（2）750℃加热，形成第一道薄膜；
（3）继续在玻璃纤维布上涂刷石墨材料，质量配比为50份，2000℃高温烧结，压辊成型，得到产品。
（4）在以上产品的一面加上PET薄膜。
本制备方法形成的超导石墨合成片的各参数如下：
颜色：灰色，
厚度为：0.05mm，
导热系数为：850w/m·k。
产品性能对比试验：
本发明的产品性能与其他三种产品的性能对比图参见附图1和附图2。
对比产品分别为：
A：国产导热石墨片
B：日本松下产导热石墨片
C：美国Graftech导热石墨片
D：实施例一产品
对比试验过程：
将各产品置于恒温模拟芯片上，热源温度保持在85℃-90℃。
在室温下检测贴覆各种导热石墨片的模拟芯片的九个位点的温度，从图2中明显看出，本实施例产品在30分钟后，能将芯片的温度降低到42℃左右的均热状态，而贴覆其他导热石墨片产品的芯片温度仍在70-80℃的高温状态。
实施例二：
本发明的超导石墨合成片的制备过程：
（1）将各原料：碲化铋100份（N型、纳米级）、碲化镉30份（N型、纳米级），石墨烯20份（纳米级）、有机硅改性的丙烯酸树脂30份、硅烷偶联剂5份，混合后，在真空环境下进行捏合，在铝箔（厚度为0.025mm）上，进行涂刷，形成网络结构，即导热通路；
（2）750℃加热，形成第一道薄膜；
（3）继续在铝箔上涂刷石墨烯，质量配比为100份，2500℃高温烧结，压辊成型，得到产品。
（4）在以上产品的一面加上PET薄膜。
本制备方法形成的超导石墨合成片的各参数如下：
颜色：灰色，
厚度为：0.1mm，
导热系数为：1200w/m·k。
产品性能对比试验：
本发明的产品性能与其他三种产品的性能对比图参见附图3。
对比产品分别为：
A：国产导热石墨片
B：日本松下产导热石墨片
C：美国Graftech导热石墨片
E：本实施例二产品
对比试验过程：
将各产品置于恒温模拟芯片上，热源温度保持在85℃-90℃。
在室温下检测贴覆各种导热石墨片的模拟芯片的九个位点的温度，从图3中明显看出，本实施例产品在30分钟后，能将芯片的温度降低到50℃左右的均热状态，而贴覆其他导热石墨片产品的芯片温度仍在70-80℃的高温状态。
以上对本发明的两个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (10)

1.一种超导石墨合成片，其特征在于：其制备原料包括半导体碲化物，优选N型，优选纳米级，还包括石墨材料，优选纳米级。
2.根据权利要求1所述的超导石墨合成片，其特征在于：所述碲化物为碲化镉、碲化铅或碲化铋中的一种或其中两种或三种的混合物。
3.根据权利要求2所述的超导石墨合成片，其特征在于：所述原料质量配比有两种可选方式，一种为：碲化镉：100份，碲化铅或碲化铋：5-15份，优选碲化铋；石墨材料：15-35份；另一种为：碲化铅或碲化铋：100份，优选碲化铋，碲化镉：20-55份；石墨材料：15-35份。
4.根据权利要求1所述的超导石墨合成片，其特征在于：石墨材料是石墨烯或天然石墨片或碳纳米管中的一种，优选石墨烯或天然石墨片。
5.根据权利要求1所述的超导石墨合成片，其特征在于：所述原料还包括基材，基材为玻璃纤维布或铝箔或铜箔。
6.根据权利要求1所述的超导石墨合成片，其特征在于：所述原料还包括粘结剂，粘结剂为树脂，质量配比为5-35份；树脂优选环氧级或丙烯酸型，更优选有机硅改性的环氧树脂或有机硅改性的丙烯酸树脂。
7.根据权利要求1所述的超导石墨合成片，其特征在于：所述原料还包括分散剂，质量配比为1-10份；分散剂优选硅烷偶联剂。
8.权利要求1-7所述的超导石墨合成片的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）将各原料：碲化物、石墨材料、粘结剂、分散剂，按配比混合后，在真空环境下进行捏合，在基材玻璃纤维布上，进行涂刷，形成网格结构；
（2）550-850℃加热，形成第一道薄膜；
（3）继续在基材上涂刷石墨材料，质量配比根据导热系数的需要可以任意调配，在2000-2500℃高温烧结，压辊成型，得到产品。
9.根据权利要求8所述的超导石墨合成片的制备方法，其特征在于：在第（3）步之后，在产品的一面加上PET薄膜。
10.权利要求1至7所述的超导石墨合成片在任何手提、便携、车载电子设备及高功率发热电子设备中的应用。
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