CN106113731A - 石墨烯导热散热膜 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及导热散热材料技术领域，尤其涉及石墨烯导热散热膜,包括散热膜本体，散热膜本体包括石墨烯复合膜层，石墨烯复合膜层由石墨烯层和基材通过粘结层复合而成，石墨烯层的厚度介于0.001‑50.0μm之间，石墨烯层的纯度介于99.5％‑99.99％之间，石墨烯复合膜层的底面和顶面分别设有第一胶粘层和第二胶粘层，与现有技术相比，本发明的石墨烯导热散热膜具有以下有益效果：散热膜本体包括石墨烯复合膜层，石墨烯复合膜层由石墨烯层和基材通过粘结层复合而成，石墨烯导热散热膜具有柔韧性，可以自动化连续生产，可以卷曲储存，使用方便，导热散热效果好，通过胶粘固定，使用方便，可以广泛用于笔记本电脑、手机、电视、摄像机、LED灯以及汽车散热片等设备的导热散热。

Description

石墨烯导热散热膜
技术领域
本发明涉及导热散热材料技术领域，尤其涉及石墨烯导热散热膜。
背景技术
随着现代科技的迅速发展，电子器件的微型化、芯片主频不断提高，功能日益增强，单个芯片的功耗逐渐增大，这些都导致热流密度急剧增高。而研究表明，超过55％的电子设备的失效形式是由温度过高引起的，因此电子器件的散热问题在电子器件的发展中有举足轻重的作用。
目前市场部分产品通过金属类材料进行导热散热，尤其是铜和铝，虽然铜的导热系数为398W/mK，但是重量大，易氧化等限制了其的应用，而铝的导热系数为237W/mK，很难满足现有产品对导热散热的需求。
目前已经使用的天然石墨材料和人工合成的石墨材料制成的散热膜对电子产品的散热有了一定的改善，石墨烯(Graphenes)：是一种二维碳材料，是单层石墨烯、双层石墨烯和多层石墨烯的统称；单层石墨烯(Graphene)：指由一层以苯环结构(即六角形蜂巢结构)周期性紧密堆积的碳原子构成的一种二维碳材料；双层石墨烯(Bilayer or double-layer graphene)：指由两层以苯环结构(即六角形蜂巢结构)周期性紧密堆积的碳原子以不同堆垛方式(包括AB堆垛，AA堆垛等)堆垛构成的一种二维碳材料；少层石墨烯(Few-layer)：指由3-10层以苯环结构(即六角形蜂巢结构)周期性紧密堆积的碳原子以不同堆垛方式(包括ABC堆垛，ABA堆垛等)堆垛构成的一种二维碳材料；多层或厚层石墨烯(multi-layer graphene)：指厚度在10层以上10nm以下苯环结构(即六角形 蜂巢结构)周期性紧密堆积的碳原子以不同堆垛方式(包括ABC堆垛，ABA堆垛等)堆垛构成的一种二维碳材料；石墨烯是已知的世上最薄、最坚硬的纳米材料，它几乎是完全透明的，只吸收2.3％的光；导热系数高达5300W/m·K，高于碳纳米管和金刚石，常温下其电子迁移率超过15000cm2/V·s，又比纳米碳管或硅晶体高，而电阻率只约10-6Ω·cm，比铜或银更低，为世上电阻率最小的材料。因其电阻率极低，电子迁移的速度极快，因此被期待可用来发展更薄、导电速度更快的新一代电子元件或晶体管；由于石墨烯实质上是一种透明、良好的导体，也适合用来制造透明触控屏幕、光板、甚至是太阳能电池。
但石墨散热膜主要是通过把石墨处理后直接压延的方法以及高分子炭化、石墨化等方法制成的，表面是石墨的散热材料其抗拉强度不高，易碎且颗粒粉尘多并且不方便安装和使用。
因此，急需提供石墨烯导热散热膜，以解决现有技术的不足。
发明内容
本发明的目的是提供石墨烯导热散热膜,包括石墨烯和基材，石墨烯和基材粘结固定，可以自动化连续生产，可以卷曲储存，使用方便，导热散热效果好，适用范围广。
为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：
石墨烯导热散热膜,包括散热膜本体，所述散热膜本体包括石墨烯复合膜层，所述石墨烯复合膜层由石墨烯层和基材通过粘结层复合而成，所述石墨烯层的厚度介于0.001-50.0μm之间，所述石墨烯层的纯度介于99.5％-99.99％之间，所述石墨烯复合膜层的底面和顶面分别设有第一胶粘层和第二胶粘层。
较优地，所述石墨烯复合膜层包括石墨烯层和第一基材，所述第一基材和所述石墨烯层由第一粘结层复合而成。
较优地，所述石墨烯复合膜层包括石墨烯层、第一基材和第二基材，所述第一基材和所述石墨烯层由第一粘结层复合而成，所述第二基材和所述石墨烯层由第二粘结层复合而成。
较优地，所述石墨烯复合膜层包括第一石墨烯层、第一基材层和第二石墨烯层，所述第二石墨烯层和所述第一基材由第一粘结层复合而成，所述第二石墨烯层和所述第一基材由第二粘结层复合而成。
较优地，所述基材为铜箔、铝箔或者PI塑料薄膜，所述基材的厚度介于0.001-1000μm之间。
较优地，所述粘结层为环氧树脂、丙烯酸树脂、酚醛树脂、脲醛树脂、三聚氰-甲醛树脂、有机硅树脂、呋喃树脂、不饱和聚酯、丙烯酸树脂、聚酰亚胺、聚苯并咪唑、酚醛-聚乙烯醇缩醛、酚醛-聚酰胺、酚醛-环氧树脂或者环氧-聚酰胺中的任意一种。
较优地，所述石墨烯层的比表面积大于40m2/g，所述石墨烯层的层数为1-50层。
较优地，所述石墨烯层的片层粒度d50介于7-30um。
较优地，所述散热膜本体的厚度介于0.02-1mm之间，所述散热膜本体的水平导热系数介于1700-2300w/mk之间，所述散热膜本体的垂直导热系数为400w/mk。
较优地，所述第一胶粘层和所述第二粘结层为单面胶或者双面胶。
与现有技术相比，本发明的石墨烯导热散热膜具有以下有益效果：散热膜本体包括石墨烯复合膜层，石墨烯复合膜层由石墨烯层和基材通过粘结层复合而成，石墨烯层的厚度薄,纯度高,加工难度高,导热散热效果比单层及双层石墨膜都要好,石墨烯导热散热膜具有柔韧性，可以自动化连续生产，可以卷曲储存， 使用方便，导热散热效果好，通过在散热膜本体顶面和底面设有胶粘层，使用方便，可以广泛用于笔记本电脑、手机、电视、摄像机、LED灯以及汽车散热片等设备的导热散热。
附图说明
图1是本发明的石墨烯导热散热膜的结构示意图。
图2是本发明的石墨烯导热散热膜的另一结构示意图。
图3是本发明的石墨烯导热散热膜的又一结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明，这是本发明的较佳实施例。
实施例1
如图1所示，石墨烯导热散热膜,包括散热膜本体1，所述散热膜本体1包括石墨烯复合膜层2，所述石墨烯复合膜层2包括石墨烯层21和第一基材22，所述第一基材22和所述石墨烯层21由第一粘结层23复合而成，所述石墨烯层21的厚度为0.001μm，所述石墨烯层21的纯度为99.5％，所述石墨烯复合膜层2的底面和顶面分别设有第一胶粘层3和第二胶粘层4。通过第一胶粘层3和第二胶粘层4便于与需要散热的发热体固定。
较优地，所述第一基材22为铜箔，所述第一基材22的厚度为0.001μm。铜箔压延性能好，可以制作成很薄的片子，导热性能优异，与石墨烯层21复合后，一方面起到载体的支撑作用，另一方面起到导热散热的作用，由于铜箔为金属，因此，和石墨烯层21容易加工成型，便于实现机械自动化生产。
较优地，所述第一粘结层23为环氧树脂、酚醛树脂、脲醛树脂、三聚氰-甲醛树脂、丙烯酸树脂、有机硅树脂、呋喃树脂、不饱和聚酯、丙烯酸树脂、聚酰亚胺、聚苯并咪唑、酚醛-聚乙烯醇缩醛、酚醛-聚酰胺、酚醛-环氧树脂或 者环氧-聚酰胺中的任意一种。上述树脂均有粘性树脂，可以起到粘结固定基材和石墨烯的作用。
较优地，所述石墨烯层21的比表面积大于40m2/g。比表面积大，与发热体接触的面积越大，散热效果越好。
较优地，所述石墨烯层21的层数为1-50层，所述石墨烯层21的片层粒度d50介于7-30um。石墨烯层21的厚度薄,纯度高,加工难度高,导热散热效果比单层及双层石墨膜都要好。
较优地，所述散热膜本体1的厚度为0.02mm，所述散热膜本体1的水平导热系数为1700w/mk，所述散热膜本体1的垂直导热系数为400w/mk。散热膜本体1的导热散热性能比普通的石墨烯层效果成倍增长，性能非常有益。
较优地，所述第一胶粘层3和所述第二胶粘层4为单面胶或者双面胶。
实施例2
如图2所示，石墨烯导热散热膜,包括散热膜本体1，所述石墨烯复合膜层2包括石墨烯层21、第一基材22和第二基材24，所述第一基材22和所述石墨烯层21由第一粘结层23互相粘结而成，所述第二基材24和所述石墨烯层21由第二粘结层25复合而成，所述石墨烯层2的厚度为2μm，所述石墨烯层2的纯度为99.9％。其中，石墨烯层2为高纯度石墨烯，所述石墨烯复合膜层2的底面和顶面分别设有第一胶粘层3和第二胶粘层4。
较优地，所述第一基材22和第二基材24为铝箔，所述第一基材的厚度为2μm。
较优地，所述第一粘结层23和第二粘结层25为环氧树脂、酚醛树脂、脲 醛树脂、三聚氰-甲醛树脂、丙烯酸树脂、有机硅树脂、呋喃树脂、不饱和聚酯、丙烯酸树脂、聚酰亚胺、聚苯并咪唑、酚醛-聚乙烯醇缩醛、酚醛-聚酰胺、酚醛-环氧树脂或者环氧-聚酰胺中的任意一种。
较优地，所述石墨烯层21的比表面积大于40m2/g。
较优地，所述石墨烯层21的层数为2-10层。
较优地，所述石墨烯层21的片层粒度d50介于7-30um。
较优地，所述散热膜本体1的厚度为0.045mm，所述散热膜本体1的水平导热系数为2250w/mk，所述散热膜本体1的垂直导热系数为400w/mk。
较优地，所述第一胶粘层3和所述第二胶粘层4为单面胶或者双面胶。
实施例3
如图3所示，石墨烯导热散热膜,包括散热膜本体1，所述石墨烯复合膜层2包括第一石墨烯层21、第一基材层22和第二石墨烯层24，所述第一石墨烯层21和所述第一基材22由第一粘结层23互相粘结而成，所述第二石墨烯层24和所述第一基材22由第二粘结层25复合而成，所述第一石墨烯层21和所述第二石墨烯层24的厚度为1μm，所述第一石墨烯层21和所述第二石墨烯层24的纯度为99.7％，所述石墨烯复合膜层2的底面和顶面分别设有第一胶粘层3和第二胶粘层4。
较优地，所述第一基材22为PI塑料薄膜，所述第一基材22的厚度为1000μm。PI塑料薄膜耐热性优异，可在-260(不会脆裂)～330℃长期使用，热变型温度高达343℃，而且具备优异的力学性能，耐疲劳性好，有良好自润滑性；均苯型聚酰亚胺薄膜的拉伸强度可达170MPa，联苯型可达400MPa，因此，可 以作为很好的载体。
较优地，所述第一粘结层23和第二粘结层25为环氧树脂、酚醛树脂、脲醛树脂、三聚氰-甲醛树脂、丙烯酸树脂、有机硅树脂、呋喃树脂、不饱和聚酯、丙烯酸树脂、聚酰亚胺、聚苯并咪唑、酚醛-聚乙烯醇缩醛、酚醛-聚酰胺、酚醛-环氧树脂或者环氧-聚酰胺中的任意一种。
较优地，所述第一石墨烯层21和所述第二石墨烯层24的比表面积大于40m2/g。
较优地，所述第一石墨烯层21和所述第二石墨烯层24的层数为20-35层。
较优地，所述第一石墨烯层21和所述第二石墨烯层24的片层粒度d50介于7-30um。
较优地，所述散热膜本体1的厚度为2.5mm，所述散热膜本体1的水平导热系数为2300w/mk，所述散热膜本体1的垂直导热系数为400w/mk。
较优地，所述第一胶粘层3和所述第二胶粘层4为单面胶或者双面胶。
实施例4
如图1所示，石墨烯导热散热膜,包括散热膜本体1，所述散热膜本体1包括石墨烯复合膜层2，所述石墨烯复合膜层2包括石墨烯层21和第一基材22，所述第一基材22和所述石墨烯层21由第一粘结层23复合而成，所述石墨烯层21的厚度为0.001μm，所述石墨烯层21的纯度为99.6％，所述石墨烯复合膜层2的底面和顶面分别设有第一胶粘层3和第二胶粘层4。通过第一胶粘层3和第二胶粘层4便于与需要散热的发热体固定。
较优地，所述第一基材22为铝箔，所述第一基材22的厚度为100μm。
较优地，所述第一粘结层23为环氧树脂、酚醛树脂、脲醛树脂、三聚氰-甲醛树脂、丙烯酸树脂、有机硅树脂、呋喃树脂、不饱和聚酯、丙烯酸树脂、聚酰亚胺、聚苯并咪唑、酚醛-聚乙烯醇缩醛、酚醛-聚酰胺、酚醛-环氧树脂或者环氧-聚酰胺中的任意一种。
较优地，所述石墨烯层21的比表面积大于40m2/g。
较优地，所述石墨烯层21的层数为5-40层。
较优地，所述石墨烯层21的片层粒度d50介于7-30um。
较优地，所述散热膜本体1的厚度为0.2mm，所述散热膜本体1的水平导热系数为1700w/mk，所述散热膜本体1的垂直导热系数为400w/mk。
较优地，所述第一胶粘层3和所述第二胶粘层4为单面胶或者双面胶。
实施例5
如图2所示，石墨烯导热散热膜,包括散热膜本体1，所述石墨烯复合膜层2包括石墨烯层21、第一基材22和第二基材24，所述第一基材22和所述石墨烯层21由第一粘结层23互相粘结而成，所述第二基材24和所述石墨烯层21由第二粘结层25复合而成，所述石墨烯层2的厚度为2μm，所述石墨烯层2的纯度为99.6％。其中，石墨烯层2为高纯度石墨烯，所述石墨烯复合膜层2的底面和顶面分别设有第一胶粘层3和第二胶粘层4。
较优地，所述第一基材22为铜箔，第二基材24铝箔，所述第一基材22和第二基材24的厚度为1000μm。
较优地，所述第一粘结层23和第二粘结层25为环氧树脂、酚醛树脂、脲醛树脂、三聚氰-甲醛树脂、丙烯酸树脂、有机硅树脂、呋喃树脂、不饱和聚酯、 丙烯酸树脂、聚酰亚胺、聚苯并咪唑、酚醛-聚乙烯醇缩醛、酚醛-聚酰胺、酚醛-环氧树脂或者环氧-聚酰胺中的任意一种。
较优地，所述石墨烯层21的比表面积大于40m2/g。
较优地，所述石墨烯层21的层数为2-10层。
较优地，所述石墨烯层21的片层粒度d50介于7-30um。
较优地，所述散热膜本体1的厚度为2.5mm，所述散热膜本体1的水平导热系数为2250w/mk，所述散热膜本体1的垂直导热系数为400w/mk。
较优地，所述第一胶粘层3和所述第二胶粘层4为单面胶或者双面胶。
实施例6
如图3所示，石墨烯导热散热膜,包括散热膜本体1，所述石墨烯复合膜层2包括第一石墨烯层21、第一基材层22和第二石墨烯层24，所述第一石墨烯层21和所述第一基材22由第一粘结层23互相粘结而成，所述第二石墨烯层24和所述第一基材22由第二粘结层25复合而成，所述第一石墨烯层21和所述第二石墨烯层24的厚度为1μm，所述第一石墨烯层21和所述第二石墨烯层24的纯度为99.7％，所述石墨烯复合膜层2的底面和顶面分别设有第一胶粘层3和第二胶粘层4。
较优地，所述第一基材22为PI塑料薄膜，所述第一基材22的厚度为800μm。
较优地，所述第一粘结层23和第二粘结层25为环氧树脂、酚醛树脂、脲醛树脂、三聚氰-甲醛树脂、丙烯酸树脂、有机硅树脂、呋喃树脂、不饱和聚酯、丙烯酸树脂、聚酰亚胺、聚苯并咪唑、酚醛-聚乙烯醇缩醛、酚醛-聚酰胺、酚醛-环氧树脂或者环氧-聚酰胺中的任意一种。
较优地，所述第一石墨烯层21和所述第二石墨烯层24的比表面积大于40m2/g。
较优地，所述第一石墨烯层21和所述第二石墨烯层24的层数为20-35层。
较优地，所述第一石墨烯层21和所述第二石墨烯层24的片层粒度d50介于7-30um。
较优地，所述散热膜本体1的厚度为1.05mm，所述散热膜本体1的水平导热系数为2300w/mk，所述散热膜本体1的垂直导热系数为400w/mk。
较优地，所述第一胶粘层3和所述第二胶粘层4为单面胶或者双面胶。
与现有技术相比，本发明的石墨烯导热散热膜具有以下有益效果：散热膜本体包括石墨烯复合膜层，石墨烯复合膜层由石墨烯层和基材通过粘结层复合而成，石墨烯层的厚度薄,纯度高,加工难度高,导热散热效果比单层及双层石墨膜都要好,石墨烯导热散热膜具有柔韧性，可以自动化连续生产，可以卷曲储存，使用方便，导热散热效果好，通过在散热膜本体顶面和底面设有胶粘层，使用方便，可以广泛用于笔记本电脑、手机、电视、摄像机、LED灯以及汽车散热片等设备的导热散热。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.石墨烯导热散热膜,包括散热膜本体，其特征在于:所述散热膜本体包括石墨烯复合膜层，所述石墨烯复合膜层由石墨烯层和基材通过粘结层复合而成，所述石墨烯层的厚度介于0.001-50.0μm之间，所述石墨烯层的纯度介于99.5％-99.99％之间，所述石墨烯复合膜层的底面和顶面分别设有第一胶粘层和第二胶粘层。
2.根据权利要求1所述的石墨烯导热散热膜,其特征在于:所述石墨烯复合膜层包括石墨烯层和第一基材，所述第一基材和所述石墨烯层由第一粘结层复合而成。
3.根据权利要求1所述的石墨烯导热散热膜,其特征在于:所述石墨烯复合膜层包括石墨烯层、第一基材和第二基材，所述第一基材和所述石墨烯层由第一粘结层复合而成，所述第二基材和所述石墨烯层由第二粘结层复合而成。
4.根据权利要求1所述的石墨烯导热散热膜,其特征在于:所述石墨烯复合膜层包括第一石墨烯层、第一基材层和第二石墨烯层，所述第一石墨烯层和所述第一基材由第一粘结层复合而成，所述第二石墨烯层和所述第一基材由第二粘结层复合而成。
5.根据权利要求1所述的石墨烯导热散热膜,其特征在于:所述基材为铜箔、铝箔或者PI塑料薄膜，所述基材的厚度介于0.001-1000μm之间。
6.根据权利要求2所述的石墨烯导热散热膜,其特征在于:所述粘结层为环氧树脂、丙烯酸树脂、酚醛树脂、脲醛树脂、三聚氰-甲醛树脂、有机硅树脂、呋喃树脂、不饱和聚酯、丙烯酸树脂、聚酰亚胺、聚苯并咪唑、酚醛-聚乙烯醇缩醛、酚醛-聚酰胺、酚醛-环氧树脂或者环氧-聚酰胺中的任意一种。
7.根据权利要求1所述的石墨烯导热散热膜,其特征在于:所述石墨烯层的比表面积大于40m2/g，所述石墨烯层的层数为1-50层。
8.根据权利要求1所述的石墨烯导热散热膜,其特征在于:所述石墨烯层的片层粒度d50介于7-30um。
9.根据权利要求1所述的石墨烯导热散热膜,其特征在于:所述散热膜本体的厚度介于0.02-2.5mm之间，所述散热膜本体的水平导热系数介于1700-2300w/mk之间，所述散热膜本体的垂直导热系数为400w/mk。
10.根据权利要求1所述的石墨烯导热散热膜,其特征在于:所述第一胶粘层和所述第二粘结层为单面胶或者双面胶。
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