CN110421918A - 一种热管理用石墨膜-Ti层状块体复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种热管理用石墨膜-Ti层状块体复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种热管理用石墨膜‑Ti层状块体复合材料及其制备方法，该复合材料按体积百分数计，由12.5～80.6％的Ti金属相和19.4～87.5％的石墨相组成块体，其中石墨膜和金属Ti在复合材料中逐层交替分布，呈现完美取向排列，且界面结合良好；其制备方法由石墨膜表面预处理、Ti箔表面预处理、石墨膜和Ti箔的裁剪、逐层堆叠及预压成型、热压烧结五个步骤完成。采用本发明方法制备的石墨膜‑Ti层状块体复合材料，不仅平行层状方向具有高的热导率，而且垂直层状方向能获得与需散热的电子元/器件相匹配的热膨胀系数，同时具有较高的强度及轻质化等优点，是一种非常有潜在应用前景的新型热管理材料。

Description

一种热管理用石墨膜-Ti层状块体复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及功能材料及制备，特别涉及一种热管理用石墨膜-Ti层状块体复合材料及其制备方法。
背景技术
近年来，随着电子工业中的电子元/器件不断向高集成化、小型化及轻量化方向迈进，这势必造成其发热量剧增。因此，对解决电子元/器件散热问题的新型热管理材料的性能提出了更高的要求，即：(1)优异的热物理性能。即在需散热的电子元/器件(Si、GaAs等)所在平面方向具有尽可能高的热导率，而在垂直该平面方向具有与之相匹配的热膨胀系数(CTE＝(4～9)×10-6/K)；(2)良好的力学性能。为保证散热材料在安装、移动及工作运行中不会轻易变形损坏，通常要求其抗弯强度高于30MPa；(3)轻质化。
高结晶度石墨膜具有轻质(密度～2.26g·cm-3)、取向度高、厚度可控、平面尺寸大、沿层方向热导率高(～1900W·m-1·K-1)、成本低、可加工性好等优点，其作为一种新型的二维热管理材料，自问世起就受到国内外研究者的关注，并已在计算机、手机等高产热量但又急需散热的电子设备中广泛应用。然而，尽管高结晶度石墨膜能满足热管理材料“轻质、高热导率”的性能特点，但由于其强度非常低且垂直膜平面方向的热膨胀系数非常高，因此使其在热管理领域的应用受到限制。为了进一步扩大其应用，研究者通常将其与高导热金属(如Al、Cu等)复合化来制备块体复合材料。
相比于高导热金属(如Al、Cu等)，金属Ti具有高比强度(其比强度位于金属之首)、较低的密度(～4.51g·cm-3)、低热膨胀系数等优异性能。例如，Al和Cu的热膨胀系数分别为23.0×10-6/K和17.5×10-6/K，而Ti的热膨胀系数仅为8.2×10-6/K。因此，相比于石墨膜-高导热金属(如Al、Cu等)层状块体复合材料，在相同的石墨膜体积分数下，将石墨膜与Ti金属通过适当工艺制备出的石墨膜-Ti层状块体复合材料不仅能获得更高的比强度，而且能更有效对垂直层状方向的热膨胀系数进行调控。也就是说，在相同的强度和热膨胀系数情况下，石墨膜-Ti层状块体复合材料比石墨膜-高导热金属(如Al、Cu等)层状块体复合材料有更低的金属含量，也即更高的石墨膜体积分数。考虑到高结晶度石墨膜沿层方向的热导率(～1900W·m-1·K-1)远远高于金属(≤400W·m-1·K-1)，因此高的石墨膜体积分数将非常有利于石墨膜-金属层状块体复合材料导热性能的明显改善。在石墨膜-金属层状块体复合材料强度和热膨胀系数相同的情况下，虽然Ti的热导率(～15W·m-1·K-1)低于高导热金属的热导率(Al和Cu的热导率分别为～217W·m-1·K-1和～400W·m-1·K-1)，但由于石墨膜-Ti层状块体复合材料比石墨膜-高导热金属有更高的石墨膜体积分数，这将导致石墨膜-Ti层状块体复合材料可能获得比石墨膜-高导热金属更高的导热性能，从而使其有望满足热管理材料“轻质、高强、与电子元/器件匹配的热膨胀系数、高热导率”的性能需求。因此石墨膜-Ti层状块体复合材料是一种非常有潜在应用前景的新型热管理材料。然而截至目前，国内外很少有关于热管理用石墨膜-Ti层状块体复合材料的公开报道。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种热管理用石墨膜-Ti层状块体复合材料，该材料垂直层状方向与电子元/器件热膨胀系数相匹配、平行层状方向具有高热导率。
为达到以上目的，本发明是采取如下技术方案予以实现的：
一种热管理用石墨膜-Ti层状块体复合材料，包括逐层交替分布的石墨膜与Ti层，其中，Ti层的体积百分数为12.5～80.6％，石墨膜的体积百分数为19.4～87.5％。
本发明进一步的改进在于，石墨膜的厚度为12～70微米。
本发明进一步的改进在于，石墨膜的热导率为900～1900W·m-1·K-1。
本发明进一步的改进在于，Ti层的厚度为10～50微米。
一种热管理用石墨膜-Ti层状块体复合材料的制备方法，将预处理的Ti箔和预处理的石墨膜裁剪成直径相同的圆片，得到Ti箔圆片和石墨膜圆片；将Ti箔圆片和石墨膜圆片以逐层交替分布的形式放置，然后在模具中预压成型；随后进行热压烧结，得到石墨膜-Ti层状块体复合材料；其中，Ti层的体积百分数为12.5～80.6％，石墨膜的体积百分数为19.4～87.5％。
本发明进一步的改进在于，将石墨膜进行预处理的具体过程为：将石墨膜放入丙酮中超声振荡，以除去其表面的有机污染物，冲洗，烘干，得到预处理的石墨膜。
本发明进一步的改进在于，石墨膜的厚度为12～70微米，热导率为900～1900W·m-1·K-1。
本发明进一步的改进在于，将Ti箔进行预处理的具体过程为：将Ti箔浸入到硝酸溶液中并超声振荡，除去Ti箔表面的氧化层，冲洗，烘干，得到预处理的Ti箔；其中，硝酸溶液的体积浓度为25～40％。
本发明进一步的改进在于，Ti箔的Ti含量不低于99.99％，厚度为10～50微米；热压烧结是在石墨模具中进行的，石墨模具内表面涂覆有BN涂层。
本发明进一步的改进在于，热压烧结的条件为：烧结温度为1400～1600℃，烧结压力为20～40MPa，保温时间为2～6h。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果：
1.本发明制备出的石墨膜-Ti层状块体复合材料，相比于石墨膜-高导热金属(如Al、Cu等)层状块体复合材料，在相同的强度及热膨胀系数情况下，能够在垂直电子元/器件所在平面方向获得更高的导热性能，从而能将电子元/器件产生的热量高效散除，保证电子元/器件正常的工作效率和使用寿命，因此更能满足热管理材料的综合性能要求。
2.本发明无需对石墨膜或Ti进行表面改性处理，可直接通过Ti与石墨膜之间发生化学反应形成TiC界面层的方式，将石墨膜与金属Ti紧密结合在一起，从而使制备出的石墨膜-Ti层状块体复合材料界面结合强度优异，且致密度高。
3.本发明通过表面预处理-裁剪-叠层-热压烧结工艺制备石墨膜-Ti层状块体复合材料，不仅制备工艺简单、成本低，易于实现产业化生产，而且制备出的复合材料具有热物理性能可控、强度高、轻质化等优点，非常符合新型热管理材料的实际应用特点。
附图说明
图1是本发明实施例1的原料截面形貌照片。其中：(a)为厚度为12微米石墨膜的截面扫描照片；(b)为厚度为50微米Ti箔的截面扫描照片。
图2是本发明实施例1的复合材料截面扫描照片。
具体实施方式
以下通过具体的实施例对本发明的技术方案作进一步详细说明，以下实施例不构成对本发明的限定。
本发明提供一种热管理用石墨膜-Ti层状块体复合材料，包括逐层交替分布的石墨膜与Ti层，其中，Ti层的体积百分数为12.5～80.6％，石墨膜的体积百分数为19.4～87.5％。
上述热管理用石墨膜-Ti层状块体复合材料的制备方法包括以下步骤：
第一步，将石墨膜放入丙酮中超声振荡3h，以除去其表面的有机污染物。取出后用去离子水冲洗干净，然后放入电热鼓风干燥箱中烘干，得到预处理的石墨膜；
其中，所述石墨膜为人工合成的高结晶度石墨膜，其厚度为12～70微米，热导率为900～1900W·m-1·K-1。
第二步，将Ti箔浸入到硝酸溶液中并超声振荡1h，除去Ti箔表面的氧化层。取出后用酒精冲洗干净，然后放入真空烘箱中，在120℃下烘干1h，得到预处理的Ti箔；
其中，所述Ti箔为Ti含量不低于99.99％的高纯Ti箔，其厚度为10～50微米。所述硝酸溶液的体积浓度为25～40％。
第三步，将预处理后的Ti箔和石墨膜裁剪成直径相同的圆片；
其中，所述Ti箔和石墨膜采用极片取样器裁剪成圆片。
第四步，将裁剪好的Ti箔圆片和石墨膜圆片按照“Ti箔圆片—石墨膜圆片—Ti箔圆片—石墨膜圆片……”的顺序逐层交替的形式堆叠后装入石墨模具内，并在一定的压力条件下预压成型；
其中，所述石墨模具内表面涂覆有BN涂层。所述预压成型的压力为10～30MPa。
第五步，将石墨模具放入真空热压炉中，首先抽真空至0.01Pa以下，然后在烧结温度为1400～1600℃、烧结压力为20～40MPa、保温时间为2～6h的条件下进行烧结，随炉冷却后获得石墨膜-Ti层状块体复合材料。
实施例1
一种热管理用石墨膜-Ti层状块体复合材料，其中Ti金属相体积百分数为80.6％，制备方法包括如下步骤：
第一步，将厚度为12微米的石墨膜(参见图1中(a))放入丙酮中超声振荡3h，以除去其表面的有机污染物。取出后用去离子水冲洗干净，然后放入电热鼓风干燥箱中烘干，得到预处理的石墨膜；
第二步，将厚度为50微米的Ti箔(参见图1中(b))浸入到体积浓度为40％的硝酸溶液中并超声振荡1h，除去Ti箔表面的氧化层。取出后用酒精冲洗干净，然后放入真空烘箱中，在120℃下烘干1h，得到预处理的Ti箔；
第三步，将预处理的Ti箔和预处理的石墨膜用极片取样器裁剪成直径相同的圆片；
第四步，将裁剪好的Ti箔圆片和石墨膜圆片按照“Ti箔圆片—石墨膜圆片—Ti箔圆片—石墨膜圆片……”的顺序逐层交替装入石墨模具内，并在10MPa的压力条件下预压成型；
第五步，将石墨模具放入真空热压炉中，首先抽真空至0.01Pa以下，然后在烧结温度为1600℃、烧结压力为40MPa、保温时间为6h的条件下进行烧结，随炉冷却后获得金属相体积百分数为80.6％的石墨膜-Ti层状块体复合材料。
该复合材料的截面扫描照片如图2所示。从图2可以看出，石墨膜和金属Ti在复合材料中逐层交替分布，呈现完美取向排列，且界面结合良好。另外，性能测试结果表明：该复合材料的密度为4.05g·cm-3，致密度为98％，其沿层方向的热导率为330W·m-1·K-1。
实施例2
一种热管理用石墨膜-Ti层状块体复合材料，其中Ti金属相体积百分数为44.4％，制备方法包括如下步骤：
第一步，将厚度为25微米的石墨膜放入丙酮中超声振荡3h，以除去其表面的有机污染物。取出后用去离子水冲洗干净，然后放入电热鼓风干燥箱中烘干，得到预处理的石墨膜；
第二步，将厚度为20微米的Ti箔浸入到体积浓度为30％的硝酸溶液中并超声振荡1h，除去Ti箔表面的氧化层。取出后用酒精冲洗干净，然后放入真空烘箱中，在120℃下烘干1h，得到预处理的Ti箔；
第三步，将预处理的Ti箔和预处理的石墨膜用极片取样器裁剪成直径相同的圆片；
第四步，将裁剪好的Ti箔圆片和石墨膜圆片按照“Ti箔圆片—石墨膜圆片—Ti箔圆片—石墨膜圆片……”的顺序逐层交替装入石墨模具内，并在20MPa的压力条件下预压成型；
第五步，将石墨模具放入真空热压炉中，首先抽真空至0.01Pa以下，然后在烧结温度为1500℃、烧结压力为30MPa、保温时间为4h的条件下进行烧结，随炉冷却后获得金属相体积百分数为44.4％的石墨膜-Ti层状块体复合材料。
性能测试结果表明：该复合材料的密度为3.15g·cm-3，致密度为97％，其沿层方向的热导率为670W·m-1·K-1。
实施例3
一种热管理用石墨膜-Ti层状块体复合材料，其中Ti金属相体积百分数为12.5％，制备方法包括如下步骤：
第一步，将厚度为70微米的石墨膜放入丙酮中超声振荡3h，以除去其表面的有机污染物。取出后用去离子水冲洗干净，然后放入电热鼓风干燥箱中烘干，得到预处理的石墨膜；
第二步，将厚度为10微米的Ti箔浸入到体积浓度为25％的硝酸溶液中并超声振荡1h，除去Ti箔表面的氧化层。取出后用酒精冲洗干净，然后放入真空烘箱中，在120℃下烘干1h，得到预处理的Ti箔；
第三步，将预处理的Ti箔和预处理的石墨膜用极片取样器裁剪成直径相同的圆片；
第四步，将裁剪好的Ti箔圆片和石墨膜圆片按照“Ti箔圆片—石墨膜圆片—Ti箔圆片—石墨膜圆片……”的顺序逐层交替装入石墨模具内，并在30MPa的压力条件下预压成型；
第五步，将石墨模具放入真空热压炉中，首先抽真空至0.01Pa以下，然后在烧结温度为1400℃、烧结压力为20MPa、保温时间为2h的条件下进行烧结，随炉冷却后获得金属相体积百分数为12.5％的石墨膜-Ti层状块体复合材料。
性能测试结果表明：该复合材料的密度为2.79g·cm-3，致密度为96％，其沿层方向的热导率为710W·m-1·K-1。
实施例4
一种热管理用石墨膜-Ti层状块体复合材料，其中Ti金属相体积百分数为30％，制备方法包括如下步骤：
第一步，将厚度为70微米的石墨膜放入丙酮中超声振荡3h，以除去其表面的有机污染物。取出后用去离子水冲洗干净，然后放入电热鼓风干燥箱中烘干，得到预处理的石墨膜；
第二步，将厚度为30微米的Ti箔浸入到体积浓度为35％的硝酸溶液中并超声振荡1h，除去Ti箔表面的氧化层。取出后用酒精冲洗干净，然后放入真空烘箱中，在120℃下烘干1h，得到预处理的Ti箔；
第三步，将预处理的Ti箔和预处理的石墨膜用极片取样器裁剪成直径相同的圆片；
第四步，将裁剪好的Ti箔圆片和石墨膜圆片按照“Ti箔圆片—石墨膜圆片—Ti箔圆片—石墨膜圆片……”的顺序逐层交替装入石墨模具内，并在15MPa的压力条件下预压成型；
第五步，将石墨模具放入真空热压炉中，首先抽真空至0.01Pa以下，然后在烧结温度为1450℃、烧结压力为35MPa、保温时间为4h的条件下进行烧结，随炉冷却后获得金属相体积百分数为30％的石墨膜-Ti层状块体复合材料。
实施例5
一种热管理用石墨膜-Ti层状块体复合材料，其中Ti金属相体积百分数为61.5％，制备方法包括如下步骤：
第一步，将厚度为25微米的石墨膜放入丙酮中超声振荡3h，以除去其表面的有机污染物。取出后用去离子水冲洗干净，然后放入电热鼓风干燥箱中烘干，得到预处理的石墨膜；
第二步，将厚度为40微米的Ti箔浸入到体积浓度为30％的硝酸溶液中并超声振荡1h，除去Ti箔表面的氧化层。取出后用酒精冲洗干净，然后放入真空烘箱中，在120℃下烘干1h，得到预处理的Ti箔；
第三步，将预处理的Ti箔和预处理的石墨膜用极片取样器裁剪成直径相同的圆片；
第四步，将裁剪好的Ti箔圆片和石墨膜圆片按照“Ti箔圆片—石墨膜圆片—Ti箔圆片—石墨膜圆片……”的顺序逐层交替装入石墨模具内，并在20MPa的压力条件下预压成型；
第五步，将石墨模具放入真空热压炉中，首先抽真空至0.01Pa以下，然后在烧结温度为1550℃、烧结压力为25MPa、保温时间为3h的条件下进行烧结，随炉冷却后获得金属相体积百分数为61.5％的石墨膜-Ti层状块体复合材料。

Claims (10)

1.一种热管理用石墨膜-Ti层状块体复合材料，其特征在于，包括逐层交替分布的石墨膜与Ti层，其中，Ti层的体积百分数为12.5～80.6％，石墨膜的体积百分数为19.4～87.5％。
2.根据权利要求1所述的一种热管理用石墨膜-Ti层状块体复合材料，其特征在于，石墨膜的厚度为12～70微米。
3.根据权利要求1所述的一种热管理用石墨膜-Ti层状块体复合材料，其特征在于，石墨膜的热导率为900～1900W·m-1·K-1。
4.根据权利要求1所述的一种热管理用石墨膜-Ti层状块体复合材料，其特征在于，Ti为箔状，其厚度为10～50微米。
5.一种热管理用石墨膜-Ti层状块体复合材料的制备方法，其特征在于，将预处理的Ti箔和预处理的石墨膜裁剪成直径相同的圆片，得到Ti箔圆片和石墨膜圆片；将Ti箔圆片和石墨膜圆片以逐层交替分布的形式放置，然后在模具中预压成型；随后进行热压烧结，得到石墨膜-Ti层状块体复合材料；其中，Ti层的体积百分数为12.5～80.6％，石墨膜的体积百分数为19.4～87.5％。
6.根据权利要求5所述的一种热管理用石墨膜-Ti层状块体复合材料的制备方法，其特征在于，将石墨膜进行预处理的具体过程为：将石墨膜放入丙酮中超声振荡，以除去其表面的有机污染物，冲洗，烘干，得到预处理的石墨膜。
7.根据权利要求5所述的一种热管理用石墨膜-Ti层状块体复合材料的制备方法，其特征在于，石墨膜的厚度为12～70微米，热导率为900～1900W·m-1·K-1。
8.根据权利要求5所述的一种热管理用石墨膜-Ti层状块体复合材料的制备方法，其特征在于，将Ti箔进行预处理的具体过程为：将Ti箔浸入到硝酸溶液中并超声振荡，除去Ti箔表面的氧化层，冲洗，烘干，得到预处理的Ti箔；其中，硝酸溶液的体积浓度为25～40％。
9.根据权利要求5所述的一种热管理用石墨膜-Ti层状块体复合材料的制备方法，其特征在于，Ti箔的Ti含量不低于99.99％，厚度为10～50微米；热压烧结是在石墨模具中进行的，石墨模具内表面涂覆有BN涂层。
10.根据权利要求5所述的一种热管理用石墨膜-Ti层状块体复合材料的制备方法，其特征在于，热压烧结的条件为：烧结温度为1400～1600℃，烧结压力为20～40MPa，保温时间为2～6h。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113386405A (zh) * 2021-06-18 2021-09-14 西安稀有金属材料研究院有限公司 一种高强韧层状钛基复合材料的制备方法
CN113511895A (zh) * 2021-04-23 2021-10-19 西安航空学院 一种TiC/石墨膜层状复合材料及其制备方法
CN113733686A (zh) * 2021-09-08 2021-12-03 上海交通大学包头材料研究院 一种固态渗碳或离子渗碳制备层状钛基的复合材料及方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104647830A (zh) * 2015-01-30 2015-05-27 上海交通大学 一种高导热石墨膜金属块体复合材料及其制备方法
US20150166346A1 (en) * 2013-12-18 2015-06-18 Chung-Shan Institute Of Science And Technology, Armaments Bureau, M.N.D Method of fabricating graphite films
CN105803242A (zh) * 2016-03-21 2016-07-27 中南大学 一种片状与线状导热材料耦合增强复合材料及制备方法
CN108352371A (zh) * 2015-11-20 2018-07-31 捷恩智株式会社 放热器、电子机器、照明机器及放热器的制造方法
CN108790368A (zh) * 2018-08-30 2018-11-13 兰州交通大学 一种高速列车igbt封装用石墨烯/金属复合材料的制备方法
CN109133966A (zh) * 2018-09-10 2019-01-04 哈尔滨工业大学 一种层状梯度石墨膜/铝复合材料的制备方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150166346A1 (en) * 2013-12-18 2015-06-18 Chung-Shan Institute Of Science And Technology, Armaments Bureau, M.N.D Method of fabricating graphite films
CN104647830A (zh) * 2015-01-30 2015-05-27 上海交通大学 一种高导热石墨膜金属块体复合材料及其制备方法
CN108352371A (zh) * 2015-11-20 2018-07-31 捷恩智株式会社 放热器、电子机器、照明机器及放热器的制造方法
CN105803242A (zh) * 2016-03-21 2016-07-27 中南大学 一种片状与线状导热材料耦合增强复合材料及制备方法
CN108790368A (zh) * 2018-08-30 2018-11-13 兰州交通大学 一种高速列车igbt封装用石墨烯/金属复合材料的制备方法
CN109133966A (zh) * 2018-09-10 2019-01-04 哈尔滨工业大学 一种层状梯度石墨膜/铝复合材料的制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
YU HUANG: "Fabrication and thermal conductivity of copper coated graphite film/", 《JOURNAL OF ALLOYS AND COMPOUNDS》 *
龙文元: "放电等离子烧结制备Ti/TiC/C层状复合材料的研究", 《材料热处理技术》 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113511895A (zh) * 2021-04-23 2021-10-19 西安航空学院 一种TiC/石墨膜层状复合材料及其制备方法
CN113386405A (zh) * 2021-06-18 2021-09-14 西安稀有金属材料研究院有限公司 一种高强韧层状钛基复合材料的制备方法
CN113386405B (zh) * 2021-06-18 2022-11-22 西安稀有金属材料研究院有限公司 一种高强韧层状钛基复合材料的制备方法
CN113733686A (zh) * 2021-09-08 2021-12-03 上海交通大学包头材料研究院 一种固态渗碳或离子渗碳制备层状钛基的复合材料及方法

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