CN104710912A - 散热片 - Google Patents

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Abstract

一种散热片，包括：基板及涂层，所述涂层设于所述基板上，且所述涂层由石墨烯溶液制成，所述石墨烯溶液包括以下重量份的成分：石墨烯：5份～15份；胶黏剂：20份～70份；分散剂：0.25份～0.6份；表面活性剂：0.05份～0.3份；消泡剂：0.5份～5份。上述散热片在基板表面涂覆石墨烯涂层，利用石墨烯极高的导热性，热量能迅速沿着石墨烯薄膜进行面传递，并迅速传递到散热片内部，缩短了导热界面材料或者发热器件向散热片传热所需的时间，提高了散热片的散热速度，从而降低了发热器件的温度。此外，上述散热片制备工艺简单，生产成本较低。

Description

散热片
技术领域
本发明涉及导热材料技术领域，特别是涉及一种散热片。
背景技术
随着高科技的蓬勃发展，电子产品日趋智能及复杂化，电子元件的体积趋于微小化，单位面积上的密集度也愈来愈高。而这种情况带来的直接影响是电子产品在运行过程中产生的热量越来越大。倘若没有良好的散热方式来排除电子所产生的热，这些过高的温度将导致电子元件产生电子游离与热应力等现象，造成整体的稳定性降低，以及缩短电子元件本身的寿命。因此，如何排除这些热量以避免电子元件的过热，一直都是不容忽视的问题。
目前，常用的散热板的材质是铜和铝合金，二者各有其优缺点。铜的导热性好(铜的导热系数401W/m·K)，但价格较贵，加工难度较高，重量过大(很多纯铜散热器都超过了CPU对重量的限制)，热容量较小，而且容易氧化。此外当铜一旦发生氧化，其散热性能和寿命将会大大下降。而纯铝太软，不能直接使用，都是使用的铝合金才能提供足够的硬度，铝合金的优点是价格低廉，重量轻，但其导热性(铝的导热系数237W/m·K)比铜就要差很多。
例如，中国专利201310348357.4公开了一种LED散热器用铝合金及其制备方法，该铝合金各元素按质量百分比组成为：Si2.2-2.8、Cu1.5-2.5、Mg1.1-1.6、Zn3.7-4.4、Mn0.6-1.2、Fe0.5-1、Ni0.4-0.8、Cr0.2-0.3、Ti0.15-0.25、Ge0.08-0.12、Th0.04-0.07、Y0.03-0.05、Sm0.02-0.03、Tb0.02-0.03、余量为铝。本发明铝合金在保证较高机械强度的同时具有优异的导热性能，热导率在225-250Wm-1K-1，散热性能好，能够有效解决目前大功率LED灯所存在的散热问题，提高其工作可靠性和使用寿命。
又如，中国专利201210201805.3提供了一种铝合金散热器翅片材料，其能有效解决现有采用传统3003铝合金加工的铝合金散热器翅片材料存在的强度低、抗塌陷性能差的问题，同时，其能大大减小材料厚度，降低原材料成本，并能保护散热器管不被腐蚀，提高整个散热器的使用寿命。其特征在于：其包括总重量份数为100份的以下材料：硅(Si)0.5份～0.8份，铁(Fe)≤0.6份，铜(Cu)≤0.1份，锰(Mn)1.4份～1.8份，镁(Mg)≤0.03份，锌(Zn)2.3份～2.7份，锆(Zr)0.05份～0.2份，其余为铝(Al)和其它不可避免的杂质微量元素。
又如，中国专利03126663.0公开了一种改进型6063铝合金材料，该材料是在原6063铝合金中添加有重量百分含量为0.11～0.2％的混合稀土元素La和Ce，其中稀土元素La的添加量为0.036～0.14％。稀土元素在铝合金中的应用结果表明，在铝合金中添加适量稀土可以改善机械、物理及工艺性能，表现为净化、强化和细化，在半导体和空调机及冷凝蒸发器器件使用本发明材料制作的散热器，有良好的可挤压性及导电导热性能。
然而，上述公开的专利仍然存在导热性能较差、散热效果不佳等缺陷。
发明内容
基于此，有必要针对上述问题，提供一种散热片，其散热效果较好、而且制备工艺简单，生产成本较低。
一种散热片，包括：
基板；
涂层，所述涂层设于所述基板上，且所述涂层由石墨烯溶液制成，所述石墨烯溶液包括以下质量份的成分：
石墨烯：5份～15份；
胶黏剂：20份～60份；
分散剂：0.25份～0.6份；
表面活性剂：0.05份～0.3份；
消泡剂：0.5份～5份。
在其中一个实施例中，所述胶黏剂为环氧树脂、聚氨酯丙烯酸树脂、聚偏氟乙烯、丁苯橡胶、聚丙烯腈及聚氨基甲酸酯的至少一种。
在其中一个实施例中，所述分散剂为聚氯乙烯、聚氧化乙烯、聚乙二醇、聚乙烯蜡、聚氯乙烯及聚乙烯吡咯烷酮的至少一种。
在其中一个实施例中，所述表面活性剂为聚丙烯酸钠、十二烷基苯磺酸钠、海藻酸钠、羧甲基纤维素钠、硬脂酸钠及十六烷基磺酸钠的至少一种。
在其中一个实施例中，所述消泡剂为苯乙醇油酸酯、二甲基硅油、GP消泡剂及聚二甲基硅氧烷的至少一种。
在其中一个实施例中，所述石墨烯溶液还包括溶剂，所述溶剂为水、二甲苯、丁酮、异丙醇的至少一种。
在其中一个实施例中，所述涂层的厚度为5～50微米。
上述散热片在基板表面涂覆石墨烯涂层，利用石墨烯极高的导热性，热量能迅速沿着石墨烯薄膜进行面传递，并迅速传递到散热片内部，缩短了导热界面材料或者发热器件向散热片传热所需的时间，提高了散热片的散热速度，从而降低了发热器件的温度。此外，上述散热片制备工艺简单，生产成本较低。
附图说明
图1为本发明一实施例中散热片的结构示意图；
图2为本发明一实施例中散热片制作方法的流程图。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的特征、技术手段以及所达到的具体目的、功能，下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
例如，一种散热片，包括基板与涂层，所述涂层设于所述基板上，且所述涂层包括以下重量份的成分：石墨烯：5份～15份；胶黏剂：20份～70份；分散剂：0.25份～0.6份；表面活性剂：0.05份～0.3份；消泡剂：0.5份～5份；溶剂：余量。又如，一种散热片，包括基板与涂层，所述涂层设于所述基板上，且所述涂层包括石墨烯溶液，其中，所述石墨烯溶液包括以下重量份的成分：石墨烯：5份～15份；胶黏剂：20份～70份；分散剂：0.25份～0.6份；表面活性剂：0.05份～0.3份；消泡剂：0.5份～5份；溶剂：余量。
又如，基板由铝合金材料制成，铝合金材料包括以下重量份的成分：铝：62份～78份；锌：11份～25份；铜：9份～11份；硼、镍、锰及铬共：1.2份～2.3份；涂层，所述涂层设于所述基板上，且所述涂层由石墨烯溶液制成。又如，硼的重量份为0.3份～0.7份。硼的加入能够提高合金的强度，提高合金的润湿性，有利于提高合金的冷加工性能。但当硼的含量较小时，强度增加的效果较小，而硼的含量较大时，则对铝合金的耐腐蚀性产生不利影响。又如，镍的重量份为0.05份～0.3份。镍的加入能够提高合金的强度，并能提高合金的自然电位，在一定程度上提高合金的耐腐蚀性，特别是降低高温条件下的腐蚀速度，但镍含量过大时，则会影响合金的挤出性能，降低合金的流动性。又如，锰的重量份为0.5份～1.2份。锰的加入能够细化合金颗粒，提高合金的强度，但锰的含量较大时，高出其在合金中的溶解度时，则会影响合金的挤出性能，影响合金的加工性能。又如，铬的重量份为0.05份～0.15份，铬的加入能够提高合金的强度，特别是提高人工时效后的强度，但铬含量过大时，会影响合金的色泽，使合金着色效果变差。又如，锌的重量份为12份～19份，锌的加入能够增加合金的流动性，提高合金的可加工性。又如，铜的重量份为9.5份～10.5份，铜的加入能够增加合金的强度，提高合金的散热能力，同时提高合金的延展性能，但铜含量过大时，则会对合金的腐蚀性产生不利影响。
又如，所述石墨烯溶液中还包括0.5份～2.0份光引发剂，且所述胶黏剂为紫外可固化树脂，涂层由所述石墨烯溶液均匀平铺在基板上，经紫外线照射固化形成，易于操作，节能环保，而且还可使涂层具有较高的硬度及较高的附着能力。又如，，所述的光引发剂选自2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮(光引发剂1173)、1-羟基环己基苯基甲酮(光引发剂184)、2.4.6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦(光引发剂TPO)、安息香双甲醚(光引发剂651)、二苯甲酮(光引发剂BP)、异丙基硫杂蒽酮(光引发剂ITX)、4-吗啉基苯甲酰基-1-卡基-1-二甲氨基丙烷(光引发剂369)中的一种或其中多种的组合。又如，所述胶黏剂为环氧丙烯酸树脂或聚氨酯丙烯酸树脂。
为了增大散热片与外界空气的接触面积，又如，散热片包括主体及由主体一侧延伸形成的若干散热翅片，若干散热翅片平行设置，且均匀分布于散热主体，这样，可以增加散热片与空气的接触面积，增大散热表面积，使散热元件产生的热量及时传递到外界空气中。
又如，散热翅片与主体的材料相同，散热翅片与主体经一体成型得到。又如，散热翅片与主体经铝挤加工工艺得到，制备方法简单，而且有利于增加散热片的强度。
又如，散热翅片包括如下质量份的各组分：硅0.2份～1.5份、铜0.05份～1.2份、锰0.3份～1.8份、钛0.03份～0.3份，铁0～1.0份，铬0.03份～0.3份、锌0.2份～1.0份、锆0.03份～0.3份，余量为铝及其它杂质，例如，不可避免的杂质。上述散热翅片主要由铝制成，不仅可以使散热翅片质量较轻，而且硅、铜、锰、钛、铁的加入可以使散热翅片具有较大的强度，此外，铬、锌、锆的加入可提高散热翅片的耐疲劳特性，使散热翅片具有良好的力学性能。
又如，散热翅片上设置有第二涂层，第二涂层包括如下重量份的各组分：石墨烯1份～10份，聚氨酯丙烯酸树脂80份～90份，二苯甲酮0.5份～5份，聚乙二醇0.1份～5份，流平剂(BYK-333)5份～10份。第二涂层可经紫外灯照射制得。第二涂层不仅能提高散热片的散热能力，增加散热片的强度，而且还能防止散热翅片被氧化，提高散热翅片的耐腐蚀能力。
又如，第二涂层的厚度为2微米～50微米。优选的，第二涂层的厚度为5微米～30微米。优选的，第二涂层的厚度为10微米～20微米。
又如，每一所述散热翅片还延伸设置若干散热鳍片，例如，该散热翅片中，所述散热鳍片的面积为所述散热翅片的面积的0.2％-0.8％；例如，所述散热鳍片的面积为所述散热翅片的面积的0.5％-0.6％。又如，各所述散热鳍片的总面积为所述散热翅片的面积的60％-95％。
又如，散热鳍片包括：依次叠加设置的第一膜层、第二膜层、第三膜层、第四膜层和第五膜层，即第一膜层、第二膜层、第三膜层、第四膜层和第五膜层依次叠加贴附，也就是说，第二膜层贴附于第一膜层上，第三膜层贴附于第二膜层上，第四膜层贴附于第三膜层上，第五膜层贴附于第四膜层上。
例如，本发明一实施方式的第一膜层，其包括如下质量份的各组分：碳化硅40份～70份，三氧化二铝13份～55份，二氧化硅2份～15份，粘结剂3份～25份，高岭土2份～20份，氧化镁0.5份～2份，东阳土0.5份～2份，轻质钙0.5份～2份和稀土氧化物0.2份～0.5％份。
上述第一膜层利用碳化硅作为主要原料，并混合其余的可以用于制备陶瓷的原料，从而使得上述第一膜层同时具备了导热系数高、绝缘性能好、热膨胀系数低和耐热性能较好的优点，此外，上述第一膜层还具有易于生产制造和制造成本低的优点。
优选的，本发明一实施方式的第一膜层包括如下质量份的各组分：碳化硅50份～60份，三氧化二铝30份～50份，二氧化硅10份～15份，粘结剂10份～20份，高岭土15份～20份，氧化镁1份～1.5份，东阳土1份～1.5份，轻质钙1份～1.5份和稀土氧化物0.3份～0.4％份。
优选的，本发明一实施方式的第一膜层包括如下质量份的各组分：碳化硅55份，三氧化二铝40份，二氧化硅13份，粘结剂15份，高岭土18份，氧化镁1.5份，东阳土1.5份，轻质钙1.5份和稀土氧化物0.3份。
例如，本发明提供一种第二膜层，其具有导热系数高，散热性能好和机械性能好的优点，如此，当所述第一膜层将吸收到的热量直接传递给所述第二膜层，那么所述第一膜层吸收到的热量就可以迅速传递到所述第二膜层上，且在导热的过程中，基于所述第二膜层优良的散热性能，还可以将所述第二膜层上的热量散失到外界的空气中。其次，由于所述第二膜层还处于与LED灯相对较近的距离，其本身的温度也会较高，但是，基于所述第二膜层较低的热膨胀系数，就可以避免所述第二膜层与所述第三膜层之间产生缝隙，确保了两者贴合的紧密性。
例如，本发明一实施方式的第二膜层，其包括如下质量份的各组分：石墨烯80份～95份，碳纳米管0.1份～20份和纳米碳纤维0.1份～20份。
上述第二膜层通过采用石墨烯为主要原料，使得其导热系数得到了极大地提高，导热效果较佳。此外，再通过添加碳纳米管及碳纤维，可以形成散热通道，散热性能也较佳。
优选的，第二膜层包括如下质量份的各组分：石墨烯85份～90份，碳纳米管5份～15份和纳米碳纤维5份～15份。
优选的，石墨烯90份，碳纳米管10份和纳米碳纤维10份。
例如，本发明提供一种第三膜层，其具有导热系数高，散热性能好、机械性能好以及成本较低的优点，如此，当所述第二膜层的热量传递给所述第三膜层时，那么所述第二膜层吸收到的热量就可以较迅速地传递到所述第三膜层上，且在传热的过程中，所述第三膜层也可以将部分的热量直接传递到外界的空气中。
例如，本发明一实施方式的第三膜层，其包括如下质量份的各组分：铜93份～97份、铝2份～4.5份、镍0.1份～0.3份、锰0.1份～0.4份、钛0.1份～0.3份、铬0.1份～0.3份和钒0.1份～0.3份。
上述第三膜层含有铜(Cu)可以使第三膜层的导热性能保持在一个比较高的水准。当铜的质量份为93份～97份时，所述第三膜层的热传导系数可以达到380W/mK以上，可以较快速地将所述第二膜层上传递而来的热量传走，进而均匀地分散在所述第三膜层整体的结构上，以防止热量在所述第二膜层与所述第三膜层之间的接触位置上积累，造成局部过热现象的产生。而且，所述第三膜层的密度却仅有8.0kg/m3～8.1kg/m3，远远小于纯铜的密度，这样可以有效地减轻所述第三膜层的重量，更利于安装制造，同时也极大地降低了成本。此外，所述第三膜层含有质量份为2份～4.5份的铝、0.1份～0.3份的镍、0.1份～0.4份的锰、0.1份～0.3份的钛、0.1份～0.3份的铬以及0.1份～0.3份的钒。相对于纯铜，第三膜层的延展性能、韧性、强度以及耐高温性能均大大得到改善，且不易烧结。
为了使所述第三膜层具有更好地性能，例如，所述第三膜层含有质量份为0.1份～0.3份的镍，可以提高第三膜层的耐高温性能。又如，第三膜层含有质量份为0.2份～1.2份的钒可以抑制第三膜层晶粒长大，获得较均匀细小的晶粒组织，以减小所述第三膜层的脆性，改善所述第三膜层整体的力学性能，以提高韧性和强度。又如，所述第三膜层含有质量份为0.1份～0.3份的钛，可以使得所述第三膜层的晶粒微细化，以提高所述第三膜层的延展性能；又如，所述第三膜层还包括质量份为1份～2.5份的硅，当所述第三膜层含有适量的硅时，可以在不影响所述第三膜层导热性能的前提下，有效提升所述第三膜层的硬度与耐磨度。但是，经多次理论分析和实验佐证发现，当第三膜层中硅的质量太多，例如质量百分比超过15份以上时，会使第三膜层的外表分布黑色粒子，且延展性能降低，不利于所述第三膜层的生产成型。
优选的，所述第三膜层包括如下质量份的各组分：铜94份～96份、铝3份～4份、镍0.2份～0.3份、锰0.2份～0.3份、钛0.2份～0.3份、铬0.2份～0.3份和钒0.2份～0.3份。
优选的，所述第三膜层包括如下质量份的各组分：铜95份、铝3.5份、镍0.3份、锰0.2份～0.3份、钛0.2份～0.3份、铬0.2份～0.3份和钒0.2份～0.3份。
需要说明的是，热量经过前三层，即分别为所述第一膜层，所述第二膜层和所述第三膜层后，会有相对较大一部分热量在传递中散失在空气介质中，此外，由于所述第三膜层的主要原料为铜，其质量较重，因此，基于所述第四膜层散热负担相对较小的情况下，所述第四膜层可以使用散热效果较佳，重量较轻、成本较低的材料，以达到降低成本和重量，以及获得较好散热性能的效果。
例如，本发明提供一种第四膜层，其具有散热效果较佳，重量较轻和成本较低的优点，如此，当所述第三膜层的热量传递所述第四膜层时，那么所述第四膜层可以将绝大部分的热量散失在空气介质中，以配合所述第一膜层、所述第二膜层和所述第三膜层完成梯度传热的效果，这样，可以针对不同的热量区域，实现热量的梯度传递和散失的效果，解决了传统散热器材料绝缘性差，成本高，质量重，导热和散热效果差的问题。
例如，本发明一实施方式的第四膜层，其包括如下质量份的各组分：铜47份～50份、铝49份～52份、镁0.2份～0.7份、铁0.2份～0.7份、锰0.2份～0.5份、钛0.1份～0.3份、铬0.05份～0.1份和钒0.1份～0.3份。
上述第四膜层含有质量份为47份～50份的铜以及49份～52份的铝，可以使得所述第四膜层的热传导系数保持在300W/mK～350W/mK，以保证所述第四膜层可以将由所述第三膜层传递过来的热量快速地散失在空气介质中，进而防止热量在所述第四膜层上堆积，造成局部过热现象产生。相对于现有技术，单纯地采用价格较昂贵且质量较大的铜，上述第四膜层既具有散热效果好，能快速地将热量散失到空气中，又具有质量较轻、便于安装铸造、价格较低廉的优点。同时，相对于现有技术，单纯地采用散热效果较差的铝合金，上述第四膜层具有更佳的传热性能。此外，第四膜层含有质量份为0.2份～0.7份的镁、0.2份～0.7份的铁、0.2份～0.5份的锰、0.1份～0.3份的钛、0.05份～0.1份的铬以及0.1份～0.3的钒，改善了第四膜层的屈服强度、抗拉强度以及耐高温性能。例如，经多次实验佐证和理论分析发现，第四膜层含有质量份为0.2份～0.7份的镁，可以在一定程度上赋予第四膜层屈服强度和抗拉强度。
优选的，所述第四膜层包括如下质量份的各组分：铜48份～49份、铝50份～52份、镁0.2份～0.5份、铁0.2份～0.5份、锰0.3份～0.5份、钛0.2份～0.3份、铬0.05份～0.08份和钒0.2份～0.3份。
优选的，所述第四膜层包括如下质量份的各组分：铜48份、铝51份、镁0.3份、铁0.3份、锰0.4份、钛0.4份、铬0.08份和钒0.3份。
为了进一步减轻所述第四膜层的重量，且获得较好的散热效果，例如，本发明还提供一辅助第四膜层，所述辅助第四膜层设置于所述第四膜层远离所述第三膜层一侧面。
例如，本发明一实施方式的辅助第四膜层，其包括如下质量份的各组分：铝88份～93份、硅5.5份～10.5份、镁0.3份～0.7份、铜0.05份～0.3份、铁0.2份～0.8份、锰0.2份～0.5份、钛0.05份～0.3份、铬0.05份～0.1份以及钒0.05份～0.3份。
上述辅助第四膜层含有质量份为88份～93份的铝，可以使得辅助第四膜层的热传导系数保持在200W/mK～220W/mK，散热效果较佳，可以满足将剩余热量传递到空气介质中的需要，同时，其质量更轻，更利于运输。此外，辅助第四膜层含有质量份为5.5份～10.5份的硅、0.3份～0.7份的镁、0.05份～0.3份的铜、0.2份～0.8份的铁、0.2份～0.5份的锰、0.05份～0.3份的钛、0.05份～0.1份的铬以及0.05份～0.3份的钒，可以极大地改善辅助第四膜层的散热性能。例如，辅助第四膜层含有质量份为5.5份～10.5份的硅和0.05份～0.3份的铜，可以确保辅助第四膜层具有良好机械性能和质量较轻的优点，同时，还可以进一步改善辅助第四膜层的散热性能。又如，辅助第四膜层还包括质量份为0.3份～0.6份的铅，当辅助第四膜层含有0.3份～0.6份的铅可以改善辅助第四膜层的抗拉强度，这样，可以防止当将辅助第四膜层被铸造冲压成片状或膜状的结构时，受到过大的冲压拉扯应力而断裂。又如，辅助第四膜层还包括质量份为0.02份～0.04份的铌，当铌的质量份大于0.02份时，可以极大地提高辅助第四膜层的抗氧化性能，然而，当铌的质量份大于0.04份时，会导致辅助第四膜层的磁性急剧增加，会对其他部件产生影响。又如，辅助第四膜层还包括质量份为0.02份～0.03份的锗，当锗的质量份大于0.02份时，会对辅助第四膜层的散热性能的提高起到意想不到的效果，然而，当锗的质量占比过多，例如锗的质量份大于2份时，又会使辅助第四膜层的脆度增加。
需要说明的是，因热量经过前四层，即所述第一膜层、所述第二膜层、所述第三膜层和所述第四膜层后，极大一部分的热量已散失到外界的空气中。因此，基于所述第五膜层的散热负担相对较小，及本身温度较低的情况下，热膨胀系数较大产生的影响极小的情况下，所述第三膜层可以使用当今市场最常用的塑料材料，以达到降低成本和重量，以及获得较好表面保护性能。
例如，本发明提供一种第五膜层，其具有表面保护性能好，重量较轻、成本较低优点，如此，当所述第五膜层位于所述散热鳍片的最外层时，可以具有较好的散热性能，较好的表面保护性能，较轻的重量和较低的成本。
例如，本发明一实施方式的第五膜层，其包括如下质量份的各组分：所述第五膜层包括如下质量份的各组分：石墨20份～40份，碳纤维20份～30份，聚酰胺40份～60份，水溶性硅酸盐10份～20份，六方氮化硼1份～8份，双马来酰亚胺2份～5份，硅烷偶联剂0.5份～2份，抗氧剂0.25份～1份。
上述水溶性硅酸盐与石墨及碳纤维混合时，在高温条件下可以与聚酰胺的发生共聚反应，形成散热通道，从而提高散热性能，且较蓬空的结构，质量更轻。此外，由于添加了碳纤维，其表面保护性能和机械性能更好，例如，更抗氧化，更耐酸碱，更耐腐蚀。
优选的，所述第五膜层包括如下质量份的各组分：石墨30份～35份，碳纤维25份～30份，聚酰胺45份～50份，水溶性硅酸盐15份～20份，六方氮化硼4份～6份，双马来酰亚胺3份～4份，硅烷偶联剂1份～1.5份，抗氧剂0.5份～1份。
优选的，所述第五膜层包括如下质量份的各组分：石墨35份，碳纤维28份，聚酰胺45份，水溶性硅酸盐18份，六方氮化硼5份，双马来酰亚胺3.5份，硅烷偶联剂1.8份，抗氧剂0.7份。
为了更好地使得所述第一膜层、所述第二膜层、所述第三膜层、所述第四膜层及所述第五膜层的导热和散热途径更加优化，因此，综合考虑成本，重量，导热和散热效果，以及表面保护性能的情况下，本发明一实施方式的所述第二膜层、所述第三膜层、所述第四膜层及所述第五膜层厚度比为1～1.5：8～12：5～7：6～10：2～2.5，如此，可以使得所述第一膜层、所述第二膜层、所述第三膜层、所述第四膜层及所述第五膜层的导热和散热途径更加优化。
为了使得所述散热鳍片的各层结构，即所述第一膜层、所述第二膜层、所述第三膜层、所述第四膜层和所述第五膜层更好地固定在一起，以提高结构稳定性能，例如，所述第一膜层、所述第二膜层、所述第三膜层、所述第四膜层和所述第五膜层的两两相邻界面之间均设置有嵌齿及嵌槽，当相邻两层结构贴合时，嵌齿嵌置于嵌槽内，这样可以使得所述散热鳍片的各层结构，即所述第一膜层、所述第二膜层、所述第三膜层、所述第四膜层和所述第五膜层更好地固定在一起，以提高结构稳定性能。又如，所述第一膜层、所述第二膜层、所述第三膜层、所述第四膜层和所述第五膜层的两两相邻界面之间均设置有卡扣及卡槽，当相邻两层结构贴合时，卡扣嵌置于卡槽内，这样可以使得所述散热鳍片的各层结构，即所述第一膜层、所述第二膜层、所述第三膜层、所述第四膜层和所述第五膜层更好地固定在一起，以进一步提高结构稳定性能。
为了进一步使得所述第一膜层、所述第二膜层、所述第三膜层、所述第四膜层和所述第五膜层固定在一起，以进一步提高结构稳定性，且减小对所述散热鳍片导热和传热性能的影响。
例如，第一膜层与第二膜层之间设置第一填充粘合层，第二膜层与第三膜层之间设置第二填充粘合层，第三膜层与第四膜层之间设置有第三填充粘合层，第四膜层与第五膜层之间设置第四填充粘合层。可以理解，第一膜层、第二膜层、第二膜层、第三膜层、第四膜层和第五膜层的的两两相邻界面之间存在着结构微小且数量较多的缝隙，其原因主要在于，由于上述各层材料的贴合面不够紧密，而通过设置第一填充粘合层、第二填充粘合层、第三填充粘合层和第四填充粘合层可以较好地填充这些缝隙，同时也起到粘合的作用。
例如，本发明提供一实施方式的所述第一填充粘合层，其包括如下质量份的各组分：纳米氧化铝颗粒300份～1000份，甲基乙烯基硅橡胶5份～30份，乙烯基硅油10份～50份，二甲基硅油10份～100份和MQ硅树脂1份～20份。
优选的，所述第一填充粘合层包括如下质量份的各组分：纳米氧化铝颗粒800份～1000份，甲基乙烯基硅橡胶20份～30份，乙烯基硅油40份～50份，二甲基硅油80份～100份和MQ硅树脂15份～20份。
优选的，所述第一填充粘合层包括如下质量份的各组分：纳米氧化铝颗粒900份，甲基乙烯基硅橡胶25份，乙烯基硅油45份，二甲基硅油85份和MQ硅树脂20份。
例如，本发明提供一实施方式的所述第二填充粘合层，其包括如下质量份的各组分：纳米氧化铝颗粒200份～800份，甲基乙烯基硅橡胶10份～40份，乙烯基硅油10份～50份，二甲基硅油10份～100份和MQ硅树脂1份～20份；
优选的，所述第二填充粘合层包括如下质量份的各组分：纳米氧化铝颗粒500份～700份，甲基乙烯基硅橡胶20份～30份，乙烯基硅油30份～40份，二甲基硅油50份～80份和MQ硅树脂10份～15份。
优选的，所述第二填充粘合层包括如下质量份的各组分：纳米氧化铝颗粒600份，甲基乙烯基硅橡胶15份，乙烯基硅油35份，二甲基硅油65份和MQ硅树脂15份。
例如，本发明提供一实施方式的所述第三填充粘合层，其包括如下质量份的各组分：纳米氧化铝颗粒200份～700份，甲基乙烯基硅橡胶10份～40份，乙烯基硅油10份～50份，二甲基硅油10份～100份和MQ硅树脂1份～20份。
优选的，所述第三填充粘合层包括如下质量份的各组分：纳米氧化铝颗粒200份～600份，甲基乙烯基硅橡胶20份～40份，乙烯基硅油20份～50份，二甲基硅油30份～100份和MQ硅树脂5份～10份。
优选的，所述第三填充粘合层包括如下质量份的各组分：纳米氧化铝颗粒500份，甲基乙烯基硅橡胶25份，乙烯基硅油25份，二甲基硅油30份和MQ硅树脂8份。
例如，本发明提供一实施方式的所述第四填充粘合层，其包括如下质量份的各组分：纳米氧化铝颗粒150份～700份，甲基乙烯基硅橡胶15份～45份，乙烯基硅油10份～50份，二甲基硅油10份～100份和MQ硅树脂1份～20份。
优选的，所述第四填充粘合层包括如下质量份的各组分：纳米氧化铝颗粒150份～450份，甲基乙烯基硅橡胶15份～25份，乙烯基硅油10份～25份，二甲基硅油80份～100份和MQ硅树脂1份～10份。
优选的，所述第四填充粘合层包括如下质量份的各组分：纳米氧化铝颗粒250份，甲基乙烯基硅橡胶18份，乙烯基硅油20份，二甲基硅油95份和MQ硅树脂5份。
上述第一填充粘合层、第二填充粘合层、第三填充粘合层和第四填充粘合层均以有机硅树脂为基体材料，并添加具有较好导热效果的纳米氧化铝颗粒。通过在有机硅树脂基体内加入导热粉体纳米氧化铝，从而可以制备出粘接力较强，导热系数高填充粘合材料，进而可以更好地使得所述第一膜层、所述第二膜层、所述第三膜层、所述第四膜层和所述第五膜层固定在一起，以进一步提高结构稳定性。
需要强调的时，第一填充粘合层、第二填充粘合层、第三填充粘合层和第四填充粘合层中纳米氧化铝颗粒的含量依次递减，是因为热量负荷亦是从第一膜层、第二膜层、第三膜层、第四膜层至所述第五膜层依次递减，这样，可以更好地取到梯度导热和散热的效果。
为了更好地粘持所述第一膜层、所述第二膜层、所述第三膜层、所述第四膜层和所述第五膜层，同时避免增加过大的厚度，且减少对导热和散热性能的影响，例如，所述第一填充粘合层、所述第二填充粘合层、所述第三填充粘合层和第四填充粘合层的厚度比为1～1.5：2～2.5：3～3.5：4～4.5，又如，所述第一填充粘合层与所述第一膜层的厚度比为1：50～80。
上述散热鳍片通过依次叠加设置第一膜层、第二膜层、第三膜层、第四膜层和第五膜层，可以获得绝缘性好、膨胀系数低、导热系数大、散热效果好和质轻的优点。
本发明还提供一种散热片的制作方法，其包括如下步骤：
石墨烯溶液的配制：
按质量配比将石墨烯、胶黏剂、表面活性剂及溶剂混合后，加入搅拌机，控制转速为1000转/分钟，搅拌1小时；
向所述搅拌机中继续加入分散剂及消泡剂，控制转速为800转/分钟，搅拌0.5小时，得到石墨烯溶液；
将石墨烯溶液涂布于基板上，得到散热片。
请参阅图1，散热片10，包括基板100和涂层200，涂层200设于基板100上，基板100包括主体110及由主体110一侧延伸形成的若干散热翅片120。基板100由铝合金材料制成，涂层200由石墨烯溶液制成。
实施例一
1、基板的制作：
按照重量份：铝：77.8份；锌：12份；铜：9份；硼：0.3份；镍：0.05份；锰：0.5份；铬：0.05份，进行配料后加入炉内，在氮气氛围下加热至800℃～850℃。
待熔化成铝合金液后将炉内温度降低至710℃～750℃，向铝合金液中加入精炼剂，精炼15～25分钟后，进行扒渣。
例如，通过喷粉罐将精炼剂均匀鼓吹至铝合金液中精炼，精炼时氮气压力为0.2MPa，氮气纯度大于99份。又如，精炼15～25分钟后，将铝合金液表面的浮渣进行清除。
将炉内温度控制在750℃～770℃，静置25～35分钟，除气、扒渣。
具体地，静置完成后，立即对铝合金液进行在线除气。其中，在线除气采用二级在线除气系统，即先采用氩气与氯气流量比为1：0.02的混合气体进行一级除气，然后采用氩气进行二级除气。除气完成后，放炉，立即进行扒渣处理。
将温度控制在550℃，时效处理10小时。
速冷浇铸，得到基板。
例如，挤压时喷淋冷却液，使材料温度迅速降低至室温，这样，可以防止晶粒粗大降低了材料的延展性能和成型性能。
2、石墨烯溶液的配置
按照重量份：石墨烯：15份，环氧丙烯酸树脂：50份，聚丙烯酸钠：0.25份，异丙醇：34份，混合均匀，加入至搅拌机，控制转速1000rpm，搅拌时间1小时；
向搅拌机中继续加入聚乙烯吡咯烷酮(PVP)：0.25份，苯乙醇油酸酯：0.5份，控制转速为800转/分钟，搅拌0.5小时，得到石墨烯溶液。
3、将石墨烯溶液涂布于基板上，得到散热片。
例如，采用电喷涂的方式将石墨烯溶液涂布于基板上，室温晾晒后，得到散热片。在本实施例中，涂层的厚度为10微米。
实施例二
1、基板的制作：
按照重量份：铝：69.7份；锌：18份；铜：10.5份；硼：0.7份；镍：0.05份；锰：1.0份；铬：0.05份，进行配料后加入炉内，在氮气氛围下加热至800℃～850℃。
待熔化成铝合金液后将炉内温度降低至710℃～750℃，向铝合金液中加入精炼剂，精炼15～25分钟后，进行扒渣。
例如，通过喷粉罐将精炼剂均匀鼓吹至铝合金液中精炼，精炼时氮气压力为0.2MPa，氮气纯度大于99份。又如，精炼15～25分钟后，将铝合金液表面的浮渣进行清除。
将炉内温度控制在750℃～770℃，静置25～35分钟，除气、扒渣。
例如，静置完成后，立即对铝合金液进行在线除气。其中，在线除气采用二级在线除气系统，即采用氩气与氯气流量比为1：0.02的混合气体进行一级除气，采用氩气进行二级除气，这样，可以使得除气效果更好，降低铝合金中氢含量。
除气完成后，放炉，立即进行扒渣处理。
将温度控制在550℃，时效处理10小时。
速冷浇铸，得到基板。
例如，挤压时喷淋冷却液，使材料温度迅速降低至室温，这样，可以防止晶粒粗大降低了材料的延展性能和成型性能。
2、石墨烯溶液的配置
按照重量份：石墨烯：10份，聚偏氟乙烯(PVDF)：30份，十二烷基苯磺酸钠：0.15份，水：57.6份，混合均匀，加入至搅拌机，控制转速1000rpm，搅拌时间1小时；
向搅拌机中继续加入聚氯乙烯(PVC)：0.45份，二甲基硅油：2份，控制转速800rpm，搅拌时间0.5小时，得到石墨烯溶液。
3、将石墨烯溶液涂布于基板上，得到散热片。
在本实施例中，采用旋涂的方式将石墨烯溶液涂布于基板上，烘干得到散热片。在本实施例中，涂层的厚度为50微米。
实施例三
1、基板的制作：
按照重量份：铝：72份；锌：15份；铜：11份；硼：0.35份；镍：0.3份；锰：1.2份；铬：0.15份，进行配料后加入炉内，在氮气氛围下加热至800℃～850℃。
待熔化成铝合金液后将炉内温度降低至710℃～750℃，向铝合金液中加入精炼剂，精炼15～25分钟后，进行扒渣。
例如，通过喷粉罐将精炼剂均匀鼓吹至铝合金液中精炼，精炼时氮气压力为0.2MPa，氮气纯度大于99份。又如，精炼15～25分钟后，将铝合金液表面的浮渣进行清除。
将炉内温度控制在750℃～770℃，静置25～35分钟，除气、扒渣。
具体地，静置完成后，立即对铝合金液进行在线除气。其中，在线除气采用二级在线除气系统，即先采用氩气与氯气流量比为1：0.02的混合气体进行一级除气，然后采用氩气进行二级除气。除气完成后，放炉，立即进行扒渣处理。
将温度控制在550℃，时效处理10小时。
速冷浇铸，得到基板。
例如，挤压时喷淋冷却液，使材料温度迅速降低至室温，这样，可以防止晶粒粗大降低了材料的延展性能和成型性能。
2、石墨烯溶液的配置：
按照重量份：石墨烯：5份，聚氨基甲酸酯(PU)：20份，海藻酸钠：0.2份，丁酮：69份，混合均匀，加入至搅拌机，控制转速1000rpm，搅拌时间1小时；
向搅拌机中继续加入聚氧化乙烯(PEO)：0.8份，GP消泡剂：5份，控制转速800rpm，搅拌时间0.5小时，得到石墨烯溶液。
3、将石墨烯溶液涂布于基板上，得到散热片。
在本实施例中，采用电喷涂的方式将石墨烯溶液涂布于基板上，室温晾晒得到散热片。涂层的厚度为40微米。
实施例四
1、基板的制作：
按照重量份：铝：69.4份；锌：19份；铜：9.5份；硼：0.5份；镍：0.3份；锰：1.2份；铬：0.1份，进行配料后加入炉内，在氮气氛围下加热至800℃～850℃。
待熔化成铝合金液后将炉内温度降低至710℃～750℃，向铝合金液中加入精炼剂，精炼15～25分钟后，进行扒渣。
例如，通过喷粉罐将精炼剂均匀鼓吹至铝合金液中精炼，精炼时氮气压力为0.2MPa，氮气纯度大于99份。又如，精炼15～25分钟后，将铝合金液表面的浮渣进行清除。
将炉内温度控制在750℃～770℃，静置25～35分钟，除气、扒渣。
具体地，静置完成后，立即对铝合金液进行在线除气。其中，在线除气采用二级在线除气系统，即先采用氩气与氯气流量比为1：0.02的混合气体进行一级除气，然后采用氩气进行二级除气。除气完成后，放炉，立即进行扒渣处理。
将温度控制在550℃，时效处理10小时。
速冷浇铸，得到基板。
例如，挤压时喷淋冷却液，使材料温度迅速降低至室温，这样，可以防止晶粒粗大降低了材料的延展性能和成型性能。
2、石墨烯溶液的配置：
按照重量份：石墨烯：12份，聚偏氟乙烯(PVDF)：40份，羧甲基纤维素钠：0.2份，二甲苯：42.3份，混合均匀，加入至搅拌机，控制转速1000rpm，搅拌时间1小时，
向搅拌机继续加入聚乙二醇(PEG)：0.5份，聚二甲基硅氧烷：5份，控制转速800rpm，搅拌时间0.5小时，得到石墨烯溶液。
3、将石墨烯溶液涂布于基板上，得到散热片。
在本实施例中，采用电喷涂的方式将石墨烯溶液涂布于基板上，室温晾晒得到散热片。涂层的厚度为12微米。
实施例五
1、基板的制作：
按照重量份：铝：71.2份；锌：17份；铜：10份；硼：0.45份；镍：0.2份；锰：1.0份；铬：0.15份，进行配料后加入炉内，在氮气氛围下加热至800℃～850℃。
待熔化成铝合金液后将炉内温度降低至710℃～750℃，向铝合金液中加入精炼剂，精炼15～25分钟后，进行扒渣。
例如，通过喷粉罐将精炼剂均匀鼓吹至铝合金液中精炼，精炼时氮气压力为0.2MPa，氮气纯度大于99份。又如，精炼15～25分钟后，将铝合金液表面的浮渣进行清除。
将炉内温度控制在750℃～770℃，静置25～35分钟，除气、扒渣。
具体地，静置完成后，立即对铝合金液进行在线除气。其中，在线除气采用二级在线除气系统，即先采用氩气与氯气流量比为1：0.02的混合气体进行一级除气，然后采用氩气进行二级除气。除气完成后，放炉，立即进行扒渣处理。
将温度控制在550℃，时效处理10小时。
速冷浇铸，得到基板。
例如，挤压时喷淋冷却液，使材料温度迅速降低至室温，这样，可以防止晶粒粗大降低了材料的延展性能和成型性能。
2、石墨烯溶液的配置：
按照重量份：石墨烯：15份，丁苯橡胶(SBR)：60份，硬脂酸钠：0.3份，异丙醇：29.1份，混合均匀，加入至搅拌机，控制转速1000rpm，搅拌时间1小时；
向搅拌机中继续加入聚乙烯蜡：0.6份，GP消泡剂：5份，控制转速800rpm，搅拌时间1小时，得到石墨烯溶液。
3、将石墨烯溶液涂布于基板上，得到散热片。
在本实施例中，采用电喷涂的方式将石墨烯溶液涂布于基板上，室温晾晒得到散热片。涂层的厚度为5微米。
实施例六
1、基板的制作：
按照重量份：铝：69.3份；锌：20份；铜：10份；硼：0.8份；镍：0.3份；锰：0.5份；铬：0.1份，进行配料后加入炉内，在氮气氛围下加热至800℃～850℃。
待熔化成铝合金液后将炉内温度降低至710℃～750℃，向铝合金液中加入精炼剂，精炼15～25分钟后，进行扒渣。
例如，通过喷粉罐将精炼剂均匀鼓吹至铝合金液中精炼，精炼时氮气压力为0.2MPa，氮气纯度大于99份。又如，精炼15～25分钟后，将铝合金液表面的浮渣进行清除。
将炉内温度控制在750℃～770℃，静置25～35分钟，除气、扒渣。
具体地，静置完成后，立即对铝合金液进行在线除气。其中，在线除气采用二级在线除气系统，即先采用氩气与氯气流量比为1：0.02的混合气体进行一级除气，然后采用氩气进行二级除气。除气完成后，放炉，立即进行扒渣处理。
将温度控制在550℃，时效处理10小时。
速冷浇铸，得到基板。
例如，挤压时喷淋冷却液，使材料温度迅速降低至室温，这样，可以防止晶粒粗大降低了材料的延展性能和成型性能。
2、石墨烯溶液的配置：
按照重量份：石墨烯：5份，聚丙烯腈(PAN)：70份，十六烷基磺酸钠：0.2份，水：24.3份，混合均匀，加入至搅拌机，控制转速1000rpm，搅拌时间1小时；
向搅拌机中继续加入聚氧化乙烯(PEO)：0.5份，二甲基硅油：5份，控制转速800rpm，搅拌时间0.5小时，得到石墨烯溶液。
3、将石墨烯溶液涂布于基板上，得到散热片。
在本实施例中，采用旋涂的方式将石墨烯溶液涂布于基板上，烘干后得到散热片。涂层的厚度为24微米。
材料强度测试：
为了测定拉伸强度，在常温下进行标准拉伸试验，测试材料的拉伸强度为200MPa以上者评价为良好(○)，将低于200MPa者评价为不良(×)。测试结果见表1。
材料耐腐蚀性能测试
按50×50mm大小切割出试样，进行盐雾试验。腐蚀试验时间设定为800小时，材料表面无深度超过0.1mm的腐蚀坑，试样评价为良好(○)；若出现超过0.1mm的腐蚀坑，试样评价为不良(×)。
材料散热性能测试：
将上述各实施例中的散热片与相同的不锈钢基板同时放置于加热板上，控制加热板温度为100℃，平衡30分钟，将感温线固定于不锈钢基板和基板的中心处，利用测温仪记录温度，结果见表2。
表1试样拉伸强度试验和盐雾试验结果
试样 拉伸强度试验 盐雾试验
实施例一 ○ ○
实施例二 ○ ○
实施例三 ○ ○
实施例四 ○ ○
实施例五 ○ ○
实施例六 ○ ○
表2温度测试结果
试样 不锈钢基板 散热片
实施例一 98 83
实施例二 95 81
实施例三 99 82
实施例四 97 83
实施例五 98 85
实施例六 99 84
需要说明的是，石墨烯是一种由单层碳原子紧密堆积成二维蜂窝状晶格结构的碳质新材料。研究结果显示，石墨烯的导热性能优于碳纳米管，普通碳纳米管的导热系数可达3000W/m·K以上，各种金属中导热系数相对较高的有银(429W/m·K)、铜(401W/m·K)、金(317W/m·K)、铝(237W/m·K)，而单层石墨烯的导热系数可达5300W/m·K。
上述散热片通过在基板表面涂覆有石墨烯涂层，利用石墨烯极高的导热性，热量能迅速沿着石墨烯薄膜进行面传递，并迅速传递到散热片内部，缩短了导热界面材料或者发热器件向散热片传热所需的时间，提高了散热片的散热速度，从而降低了发热器件的温度。
上述通过在散热片基板的铝合金材料，锌的含量增加能够材料熔融状态下的流动性能，提高材料的可加工性，铜的含量增加了材料的强度，尤其是高温强度，同时提高了该材料的延展性能，硼、铬、镍及锰的含量能够提高材料的强度，并且镍还能提高材料的自然电位，提高耐腐蚀性，降低了高温状态下的腐蚀速度。通过拉伸强度试验及盐雾试验表明，本发明的散热片的拉伸强度与普通铝合金相比有显著的提高，而且耐腐蚀性也有显著提高。
上述散热片通过改变基板铝合金材料的成分，并在散热基板表面涂覆石墨烯涂层，不仅可以使散热片具有较大的拉伸能度、耐腐蚀，同时还可以有效降低散热片的热阻，从而较大程度地提高散热片的散热能力。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种散热片，其特征在于，包括：
基板；
涂层，所述涂层设于所述基板上，且所述涂层由石墨烯固化后得到，
其中，所述石墨烯溶液包括以下质量份的成分：
石墨烯：5份～15份；
胶黏剂：20份～60份；
分散剂：0.25份～0.6份；
表面活性剂：0.05份～0.3份；
消泡剂：0.5份～5份。
2.根据权利要求1所述的散热片，其特征在于，所述胶黏剂为环氧丙烯酸树脂、聚氨酯丙烯酸树脂、聚偏氟乙烯、丁苯橡胶、聚丙烯腈及聚氨基甲酸酯的至少一种。
3.根据权利要求1所述的散热片，其特征在于，所述分散剂为聚氯乙烯、聚氧化乙烯、聚乙二醇、聚乙烯蜡、聚氯乙烯及聚乙烯吡咯烷酮的至少一种。
4.根据权利要求1所述的散热片，其特征在于，所述表面活性剂为聚丙烯酸钠、十二烷基苯磺酸钠、海藻酸钠、羧甲基纤维素钠、硬脂酸钠及十六烷基磺酸钠的至少一种。
5.根据权利要求1所述的散热片，其特征在于，所述消泡剂为苯乙醇油酸酯、二甲基硅油、GP消泡剂及聚二甲基硅氧烷的至少一种。
6.根据权利要求1所述的散热片，其特征在于，所述石墨烯溶液还包括溶剂，所述溶剂为水、二甲苯、丁酮、异丙醇的至少一种。
7.根据权利要求1所述的散热片，其特征在于，所述涂层的厚度为5～50微米。
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