CN110789060A - 一种石墨烯超导体及其制备工艺 - Google Patents

一种石墨烯超导体及其制备工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种石墨烯超导体，包括：石墨烯导热板和嵌入于所述石墨烯导热板上的基板。本发明还公开了一种石墨烯超导体的制备工艺。本发明提供的一种石墨烯超导体，在石墨烯导热板中嵌入基板构成石墨烯超导体，让石墨烯超导体附有散热、导电、导热的功能，同时能将热能转化成光能，可以将电流及时导通输送，并且及时散发掉热量，使超导体快速恢复超导电性，使石墨烯超导体更加安全可靠，本发明提供的一种石墨烯超导体的制备工艺，采用压力传感器来获取注塑过程中的模腔压力值，可以连续测量材料在整个注塑成型过程中的模腔压力，实现注塑阶段的实时监测，并调整工艺参数，提高良品率。

Description

一种石墨烯超导体及其制备工艺
技术领域
本发明涉及石墨烯技术领域，具体为一种石墨烯超导体，同时，本发明还涉及一种石墨烯超导体的制备工艺。
背景技术
石墨烯是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料。石墨烯具有优异的光学、电学、力学特性，在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景，被认为是一种未来革命性的材料
石墨稀作为一种高导热材料，在灯具领域具有广泛应用，通常用作散热器。但现有的石墨烯散热器大都与基板分开设置，导致散热、导电、导热的功能不佳，且现有石墨烯行业内注塑成型工艺并不成熟，在注塑过程中工艺参数易发生偏差导致散热器的良品率较低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种石墨烯超导体及其制备工艺，在石墨烯导热板中嵌入基板构成石墨烯超导体，让石墨烯超导体附有散热、导电、导热的功能，同时能将热能转化成光能，可以将电流及时导通输送，并且及时散发掉热量，使超导体快速恢复超导电性，使石墨烯超导体更加安全可靠，采用压力传感器来获取注塑过程中的模腔压力值，可以连续测量材料在整个注塑成型过程中的模腔压力，实现注塑阶段的实时监测，并调整工艺参数，提高良品率，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种石墨烯超导体，包括：石墨烯导热板和嵌入于所述石墨烯导热板上的基板。
优选的，所述基板为氧化铝陶瓷基板和氮化铝陶瓷基板的任意一种。
本发明还提供了一种石墨烯超导体的制备工艺，包括以下步骤：
S1、按照石墨烯超导体的形状、尺寸和大小对成型模具进行加工，成型模具包括上模和下模，下模内设有顶针，上模和下模合模形成模腔，成型模具模腔内安装至少两个压力传感器；
S2、根据石墨烯导热板性能选择石墨烯颗粒，利用除湿干燥设备对石墨烯颗粒进行干燥，干燥温度为70-80℃，干燥时间为1-2h，用含水率测试仪测试干燥后石墨烯颗粒的含水率，若石墨烯颗粒的含水率小于0.1％则为合格；
S3、在成型模具的模腔内放入基板，对成型模具和注塑设备进行预热，设置工艺参数，成型模具合模后，将合格的石墨烯颗粒送入注塑设备的料筒进行射出注塑、保压和冷却；
S4、采集压力传感器的数据获取模腔压力曲线，观察模腔压力曲线，得到石墨烯熔体在射出注塑阶段、保压阶段和冷却阶段的实际流动状态，实时对工艺参数进行调整；
S5、注塑成型后，打开成型模具，将成型的石墨烯超导体通过顶针顶出后放入载具，室温下放置30-60min，即得到石墨烯超导体。
优选的，所述成型模具围绕模腔设置有循环管道，所述循环管道通过进口和出口分别与冷热介质提供设备和冷热介质回收设备相连通。
优选的，所述S3中射出注塑时向成型模具内部围绕模腔设置的循环管道中充入热介质，使成型模具加热至100-180℃后，冷却时向循环管道中充入冷介质，使成型模具降温至30-50℃。
优选的，所述成型模具的模腔表面粗糙度不大于0.2Ra/um。
优选的，所述S3注塑设备为油压注塑设备。
优选的，所述S3中射出注塑分为4阶段：
第一阶段射出压力为15-25MPa，射出速度为5-10mm/s；
第二阶段射出压力为30-35MPa，射出速度为30-40mm/s；
第三阶段射出压力为40-50MPa，射出速度为50-60mm/s；
第四阶段射出压力为30-35MPa，射出速度为20-30mm/s。
优选的，所述S3中保压分为3阶段：
第一阶段保压压力为25-35MPa，时间为2s；
第二阶段保压压力为50-65MPa，时间为2.5s；
第三阶段保压压力为40-50MPa，时间为1.2S。
优选的，所述S4中对工艺参数进行调整的具体方法为：
根据最佳工艺参数，仿真出最优模腔压力曲线；
将获取的模腔压力曲线与最优模腔压力曲线进行比较；
若获取的模腔压力曲线与最优模腔压力曲线重合，则无需调整；
若获取的模腔压力曲线与最优模腔压力曲线不重合，则根据注塑工艺参数中对型腔压力曲线的影响因素进行调整，使模腔压力曲线与最优模腔压力曲线重合。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提供的一种石墨烯超导体，在石墨烯导热板中嵌入基板构成石墨烯超导体，让石墨烯超导体附有散热、导电、导热的功能，同时能将热能转化成光能，可以将电流及时导通输送，并且及时散发掉热量，使超导体快速恢复超导电性，使石墨烯超导体更加安全可靠，本发明提供的一种石墨烯超导体的制备工艺，采用压力传感器来获取注塑过程中的模腔压力值，可以连续测量材料在整个注塑成型过程中的模腔压力，实现注塑阶段的实时监测，并调整工艺参数，提高良品率。
附图说明
图1为本发明的一种石墨烯超导体的制备工艺的方法流程示意图；
图2为本发明的一种石墨烯超导体的制备工艺的对工艺参数进行调整的具体方法流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供了一种石墨烯超导体，包括：石墨烯导热板和嵌入于所述石墨烯导热板上的基板。
所述基板为氧化铝陶瓷基板和氮化铝陶瓷基板的任意一种。
本发明还提供了一种石墨烯超导体的制备工艺，包括以下步骤：
S1、按照石墨烯超导体的形状、尺寸和大小对成型模具进行加工，成型模具包括上模和下模，下模内设有顶针，上模和下模合模形成模腔，成型模具模腔内安装至少两个压力传感器；
S2、根据石墨烯导热板性能选择石墨烯颗粒，利用除湿干燥设备对石墨烯颗粒进行干燥，干燥温度为70-80℃，干燥时间为1-2h，用含水率测试仪测试干燥后石墨烯颗粒的含水率，若石墨烯颗粒的含水率小于0.1％则为合格；
S3、在成型模具的模腔内放入基板，对成型模具和注塑设备进行预热，设置工艺参数，成型模具合模后，将合格的石墨烯颗粒送入注塑设备的料筒进行射出注塑、保压和冷却；
S4、采集压力传感器的数据获取模腔压力曲线，观察模腔压力曲线，得到石墨烯熔体在射出注塑阶段、保压阶段和冷却阶段的实际流动状态，实时对工艺参数进行调整；
S5、注塑成型后，打开成型模具，将成型的石墨烯超导体通过顶针顶出后放入载具，室温下放置30-60min，即得到石墨烯超导体。
所述成型模具围绕模腔设置有循环管道，所述循环管道通过进口和出口分别与冷热介质提供设备和冷热介质回收设备相连通，所述S3中射出注塑时向成型模具内部围绕模腔设置的循环管道中充入热介质，使成型模具加热至100-180℃后，冷却时向循环管道中充入冷介质，使成型模具降温至30-50℃，通过往循环管道中充入冷热介质可以实现对成型模具温度的及时控制，温度改变速度快，响应灵敏。
所述成型模具的模腔表面粗糙度不大于0.2Ra/um。
所述S3注塑设备为油压注塑设备。
所述S3中射出注塑分为4阶段：
第一阶段射出压力为15-25MPa，射出速度为5-10mm/s；
第二阶段射出压力为30-35MPa，射出速度为30-40mm/s；
第三阶段射出压力为40-50MPa，射出速度为50-60mm/s；
第四阶段射出压力为30-35MPa，射出速度为20-30mm/s。
所述S3中保压分为3阶段：
第一阶段保压压力为25-35MPa，时间为2s；
第二阶段保压压力为50-65MPa，时间为2.5s；
第三阶段保压压力为40-50MPa，时间为1.2S。
所述S4中对工艺参数进行调整的具体方法为：
根据最佳工艺参数，仿真出最优模腔压力曲线；
将获取的模腔压力曲线与最优模腔压力曲线进行比较；
若获取的模腔压力曲线与最优模腔压力曲线重合，则无需调整；
若获取的模腔压力曲线与最优模腔压力曲线不重合，则根据注塑工艺参数中对型腔压力曲线的影响因素进行调整，使模腔压力曲线与最优模腔压力曲线重合。
综上所述：本发明提供的一种石墨烯超导体，在石墨烯导热板中嵌入基板构成石墨烯超导体，让石墨烯超导体附有散热、导电、导热的功能，同时能将热能转化成光能，可以将电流及时导通输送，并且及时散发掉热量，使超导体快速恢复超导电性，使石墨烯超导体更加安全可靠，本发明提供的一种石墨烯超导体的制备工艺，采用压力传感器来获取注塑过程中的模腔压力值，可以连续测量材料在整个注塑成型过程中的模腔压力，实现注塑阶段的实时监测，并调整工艺参数，提高良品率。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种石墨烯超导体，其特征在于，包括：
石墨烯导热板；
嵌入于所述石墨烯导热板上的基板。
2.根据权利要求1所述的一种石墨烯超导体，其特征在于：所述基板为氧化铝陶瓷基板和氮化铝陶瓷基板的任意一种。
3.一种如权利要求1中所述的石墨烯超导体的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1、按照石墨烯超导体的形状、尺寸和大小对成型模具进行加工，成型模具包括上模和下模，下模内设有顶针，上模和下模合模形成模腔，成型模具模腔内安装至少两个压力传感器；
S2、根据石墨烯导热板性能选择石墨烯颗粒，利用除湿干燥设备对石墨烯颗粒进行干燥，干燥温度为70-80℃，干燥时间为1-2h，用含水率测试仪测试干燥后石墨烯颗粒的含水率，若石墨烯颗粒的含水率小于0.1％则为合格；
S3、在成型模具的模腔内放入基板，对成型模具和注塑设备进行预热，设置工艺参数，成型模具合模后，将合格的石墨烯颗粒送入注塑设备的料筒进行射出注塑、保压和冷却；
S4、采集压力传感器的数据获取模腔压力曲线，观察模腔压力曲线，得到石墨烯熔体在射出注塑阶段、保压阶段和冷却阶段的实际流动状态，实时对工艺参数进行调整；
S5、注塑成型后，打开成型模具，将成型的石墨烯超导体通过顶针顶出后放入载具，室温下放置30-60min，即得到石墨烯超导体。
4.根据权利要求3所述的一种石墨烯超导体的制备工艺，其特征在于：所述成型模具围绕模腔设置有循环管道，所述循环管道通过进口和出口分别与冷热介质提供设备和冷热介质回收设备相连通。
5.根据权利要求4所述的一种石墨烯超导体的制备工艺，其特征在于：所述S3中射出注塑时向成型模具内部围绕模腔设置的循环管道中充入热介质，使成型模具加热至100-180℃后，冷却时向循环管道中充入冷介质，使成型模具降温至30-50℃。
6.根据权利要求3所述的一种石墨烯超导体的制备工艺，其特征在于：所述成型模具的模腔表面粗糙度不大于0.2Ra/um。
7.根据权利要求3所述的一种石墨烯超导体的制备工艺，其特征在于：所述S3注塑设备为油压注塑设备。
8.根据权利要求3所述的一种石墨烯超导体的制备工艺，其特征在于：所述S3中射出注塑分为4阶段：
第一阶段射出压力为15-25MPa，射出速度为5-10mm/s；
第二阶段射出压力为30-35MPa，射出速度为30-40mm/s；
第三阶段射出压力为40-50MPa，射出速度为50-60mm/s；
第四阶段射出压力为30-35MPa，射出速度为20-30mm/s。
9.根据权利要求3所述的一种石墨烯超导体的制备工艺，其特征在于：所述S3中保压分为3阶段：
第一阶段保压压力为25-35MPa，时间为2s；
第二阶段保压压力为50-65MPa，时间为2.5s；
第三阶段保压压力为40-50MPa，时间为1.2S。
10.根据权利要求3所述的一种石墨烯超导体的制备工艺，其特征在于：所述S4中对工艺参数进行调整的具体方法为：
根据最佳工艺参数，仿真出最优模腔压力曲线；
将获取的模腔压力曲线与最优模腔压力曲线进行比较；
若获取的模腔压力曲线与最优模腔压力曲线重合，则无需调整；
若获取的模腔压力曲线与最优模腔压力曲线不重合，则根据注塑工艺参数中对型腔压力曲线的影响因素进行调整，使模腔压力曲线与最优模腔压力曲线重合。
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