CN110911114A - 一种高导热无线充电接收端用复合隔磁片及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于无线充电技术领域，公开了一种高导热无线充电接收端用复合隔磁片及其制备方法。本发明的高导热无线充电接收端用复合隔磁片为纳米晶薄片与复合材料层交替复合而成的复合材料，其中，所述复合材料层包含导热填料、导磁填料和粘结剂。本发明制备方法中将导热粉体均匀包覆在导磁粉表面，可以有效降低磁粉的导电性。同时，即使复合磁粉在复合材料层中出现“搭桥”现象，磁粉表面的绝缘性优良的导热粉会起到一定的隔离作用，从而大大提高复合层的电阻率，有利于系统充电效率的提升。

Description

一种高导热无线充电接收端用复合隔磁片及其制备方法
技术领域
本发明涉及无线充电技术领域，具体是涉及一种高导热无线充电接收端用复合隔磁片及其制备方法。
背景技术
随着电子信息技术的飞速发展，消费类电子产品正朝着微型化、智能化方向发展。无线充电技术作为一种新型的充电技术，给用户带来了诸多便利，正逐渐成为电子产品的标配，尤其是智能手机。
目前，手机无线充电系统主要采用Qi标准，应用频率为100kHz—200kHz。无线充电系统主要由励磁线圈和隔磁材料组成，由于手机接收端设计空间狭小的原因，隔磁材料通常为极薄的软磁片，主要起到导磁、隔磁以及屏蔽的作用。其中，隔磁片的优劣对于无线充电系统的传输效率有着重要的影响。无线充电接收端用的隔磁片主要为铁氧体磁片和纳米晶磁片，纳米晶磁片经过微碎化处理后具有与铁氧体相当的导磁特性，同时饱和磁化强度比铁氧体磁片高出很多，适合使用于较大功率的充电系统。因此，纳米晶磁片正成为隔磁材料的主流。
然而，现有的无线充电技术给用户带来诸多便利的同时也存在着一些问题。目前手机无线充电功率通常较小，大大影响了充电速度，与有线快充技术相差甚远，进而影响了用户体验。为了提高充电速度，需提高无线充电系统的功率，而随着无线充电功率的提升，系统的温升会显著增加，给系统的导热性能提出了更高的要求。纳米晶隔磁片主要是由多层的纳米晶单片通过双面胶黏贴而成，双面胶属于高分子材料，导热特性较差，由于胶层分布在纳米晶单片之间，大大增加了整个隔磁片的热阻，从而使得整个系统的散热能力大幅度降低，导致无线充电系统的温升过高，影响无线充电的电能传输效率，同时系统的安全性、可靠性难以保证。同时，由于胶层为非磁性材料，无法起到聚磁和导磁的作用，进一步影响了系统的充电效率。因此，提高纳米晶单片层间粘结层的导热特性和隔磁效果十分重要，这是提高无线充电系统的导热特性和充电效率的核心。
发明内容
为克服上述背景技术的不足，本发明提供了一种高导热无线充电接收端用复合隔磁片及其制备方法。与传统的多层纳米晶薄片经过双面胶黏合的隔磁片相比，本发明提出的隔磁片由纳米晶薄片与复合材料多层复合而成，复合层兼具良好的导热特性和导磁性能，同时保证了无线充电系统的安全性和可靠性，使隔磁片具有更高的磁导率、电感以及Q值，有利于无线充电效率的提升。
为达到本发明的目的，本发明的高导热无线充电接收端用复合隔磁片为纳米晶薄片与复合材料层交替复合而成的复合材料，其中，所述复合材料层包含导热填料、导磁填料和粘结剂。
进一步地，所述纳米晶薄片层的成分不限，要求适用于无线充电，在本发明的体系中，所述纳米晶薄片层优选为铁基纳米晶体系。
进一步地，所述导热填料为绝缘性较好的非金属纳米粉体。
更进一步地，所述导热填料为金属氧化物粉、碳化物粉和氮化物粉中的一种或多种，例如氧化铝、氧化镁、氧化锌、碳化硅、碳化钨、碳化硼、氮化铝、氮化硼、氮化铝中的一种或多种。
优选地，所述导热填料为氮化铝、氧化铝、氮化硼中的一种或多种的复合填料。
更优选地，所述导热填料的粉体粒度为20-300nm，例如30-80nm；更进一步优选地，所述导热填料为多种时，不同导热填料的粉体粒度相差10nm以上。
进一步地，所述导磁填料是合金体系为Fe-Si、Fe-Si-Al、Fe-Ni、Fe-Ni-Mo、Fe-Si-Cr的软磁合金磁粉，优选合金体系为Fe-Si-Al、Fe-Ni的软磁合金磁粉，例如Fe85Si9.6Al5.4、Fe50Ni50。
所述磁粉形貌为薄片状，厚度方向尺寸为0.5-1.5μm，长径比大于50，例如厚度方向尺寸为0.8-1.2μm，长径比为80-110。
进一步地，所述粘结剂对纳米晶薄片有良好的黏连性，同时具有良好的柔韧性，选自环氧树脂、聚氨酯、酚醛树脂、丙烯酸树脂、脲醛树脂、丁腈橡胶、氯丁橡胶、合成橡胶等体系中的一种或者多种的混合物。
进一步地，所述复合材料层中导热填料、导磁填料、粘结剂的重量比为15-40：25-50：15-65。
进一步地，本发明所述复合材料层中还可以包含其他辅料，所述辅料是利于复合材料层成型的添加材料，不影响复合材料层的导热和粘结特性，例如偶联剂，偶联剂在复合材料层中的重量百分比不高于2％。
进一步地，所述纳米晶薄片层厚度为14-25μm，纳米晶薄片层数为m，m为整数，且2≤m≤6；所述复合材料层的层数为n，n＝m-1，复合材料层厚度为5-20μm。
在上述技术方案的基础上，本发明还公开了一种高导热无线充电接收端用复合隔磁片的制备方法，所述方法包含以下步骤：
(1)导磁填料活化处理：将导磁填料加入稀盐酸中，使稀盐酸溶液能够浸没导磁填料，搅拌，对导磁填料进行表面活化处理，导磁填料表面活化处理之后用无水乙醇清洗，去除多余的稀硫酸和杂质，再放入无水乙醇中备用；
(2)导热填料活化处理：将导热填料放入稀盐酸中，搅拌，然后用无水乙醇清洗导热填料，清洗完后放入乙醇中备用；
(3)制备导热填料包覆导磁填料的复合粉体：首先将步骤(2)中处理的导热填料放入无水乙醇中，超声分散10-30分钟，然后加入步骤(1)处理的导磁填料，用无水乙醇完全浸没导热填料和导磁填料，搅拌，同时水浴加热，水浴温度为70-90℃，待无水乙醇完全挥发烘干后，将导热和导磁复合粉体放入退火炉中，在惰性气体保护下进行热处理，热处理温度为500-850℃，热处理时间为0.5-3小时，获得导热填料包覆导磁填料的复合粉体；
(4)配置含有复合粉体、粘结剂以及溶剂的浆料，混合均匀，采用流延、涂布、喷涂的工艺将浆料涂覆在纳米晶薄片表面，再去除溶剂，形成复合磁片；
(5)在步骤(4)制备的复合磁片中的复合材料层表面贴覆纳米晶薄片，依靠复合材料自身的粘黏性实现纳米晶薄片与复合材料层的紧密贴合；
(6)重复步骤(4)和步骤(5)，制备纳米晶薄片和复合材料交替的叠层结构，层数及每层厚度根据设计厚度而定；
(7)将步骤(6)中的叠层结构复合磁片放入对辊压机中微碎化处理，获得隔磁片。
软磁合金磁粉电阻较低，在无线充电的过程中容易产生涡流损耗，尤其是磁粉在粘结剂中容易产生“搭桥”，导致复合材料层的导电性显著增加，大大影响充电效率。本发明方法中将导热粉体均匀包覆在导磁粉表面，可以有效降低磁粉的导电性。同时，即使复合磁粉在复合材料层中出现“搭桥”现象，磁粉表面的绝缘性优良的导热粉会起到一定的隔离作用，从而大大提高复合层的电阻率，有利于系统充电效率的提升。此外，纳米量级的导热粉活性较高，在粘结剂中不易分散，通过将纳米导热粉体包覆在磁粉表面，可以有效避免纳米导热粉体在粘结剂中发生团聚，进而影响隔磁片的导热特性。
进一步地，所述步骤(1)中搅拌速率为800-2000转/分钟，稀盐酸浓度不高于0.03％，活化时间为1-5分钟。如此是为了避免磁粉与稀盐酸反应过度，导致磁性能恶化。
进一步地，所述步骤(2)中搅拌速率为800-2000转/分钟，稀盐酸浓度不高于0.05％，活化时间为5-10分钟。
进一步地，所述步骤(3)中热处理温度为600-750℃，热处理时间为1-2小时。
本发明步骤(7)中要求对辊压机具有加热功能，两个辊温度不限，要求可以实现复合材料层中高分子材料的玻璃化转化或硫化.
进一步地，所述步骤(7)中辊压压力为45-80kg，优选55-70kg；辊压速度为6-12m/min，辊压次数为2-8次，辊压时先后沿着x轴和y轴方向交替辊压。
优选地，所述步骤(7)中辊压压力为55-70kg。
与现有技术相比，本发明的优点如下所述：
(1)本发明提出的隔磁片复合材料层具有良好的导热特性，大大减小了整个隔磁片的热阻，从而提高隔磁片的散热能力，避免了由于温升过高而导致电能传输效率的下降，同时保证了无线充电系统的安全性和可靠性；另外，复合材料层有一定的导磁性能，大大提高了磁性材料在整个隔磁片中的占比，使得隔磁片具有更高的磁导率、电感以及Q值，有利于无线充电效率的提升。
(2)本发明中采用独特的工艺制备了导热粉包覆导磁粉的复合磁粉，金属合金磁粉除了具有良好的导磁性能的同时，还具备良好的导热特性，因此，这种复合结构磁粉兼具良好的导热特性和导磁性能。
(3)本发明先对导热填料和导磁填料进行表面处理，活化填料粉体的表面，然后在无水乙醇溶液中对导热填料进行超声分散处理，再对导磁填料进行包覆处理，烘干完成后，依靠导热填料的纳米效应，使导热填料均匀分散在导磁填料的表面，但包覆的并不紧密，结合力较差，在此基础上本发明通过对复合磁粉进行高温处理，进一步提高导热填料和导磁填料的表面活性，依靠静电效应和纳米效应实现两种填料粉体的紧密结合。这种直接复合的方法无需粘结剂或者偶联剂等材料进行粘结或偶联，避免了由于高分子材料或者其他材料增加的热阻，有利于提高隔磁片的导热特性。
(4)传统的隔磁片制备流程中首先对纳米晶薄片进行微碎化处理，然后再进行逐层黏贴成型。本发明中先将多层纳米晶薄片和复合层进行复合，然后再进行微碎化处理，工艺更加简单，成本较低。此外，微碎化处理的过程中复合层材料在压力和温度的作用下可完成玻璃化或硫化，提升了复合材料密度、导热性和导磁性的同时，也增强了纳米晶薄片和复合层的粘结性。分别对从两个完全垂直的方向进行微碎化处理，使得处理后的纳米晶薄片碎化的更加均匀，有利于无线充电系统传输效率的提升。
附图说明
图1是本发明复合隔磁片的部分结构示意图，其中1为微碎化的纳米晶薄片层，2为复合材料层。
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，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。应当理解，以下描述仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。
当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，当公开了范围“1至5”时，所描述的范围应被解释为包括范围“1至4”、“1至3”、“1至2”、“1至2和4至5”、“1至3和5”等。当数值范围在本文中被描述时，除非另外说明，否则该范围意图包括其端值和在该范围内的所有整数和分数。
本发明要素或组分前的不定冠词“一种”和“一个”对要素或组分的数量要求(即出现次数)无限制性。因此“一个”或“一种”应被解读为包括一个或至少一个，并且单数形式的要素或组分也包括复数形式，除非所述数量明显只指单数形式。
此外，本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
实施例1
纳米晶薄片层成分为1K107B，即Fe73.5Si13.5B9Nb3Cu1(重量百分比)，薄片厚度为20μm，纳米晶薄片层数为4；
复合材料层由导热填料、导磁填料、粘结剂组成。
所述导热填料为氮化铝和氮化硼复合填料，粉体平均粒度分别为31nm和69nm。
所述导磁填料为Fe85Si9.6Al5.4，厚度方向尺寸为0.95μm，长径比为103。
所述粘结剂为聚氨酯。
复合材料层层数为3，复合材料层厚度为10μm。导热填料、导磁填料、粘结剂的重量百分比例如下：
导热填料：20％；
导磁填料：55％
粘结剂：25％。
制备方法如下：
(1)导磁粉活化：
将磁粉加入稀盐酸中，高速搅拌，稀盐酸溶液能够浸没磁粉。磁粉在表面活化处理后反复用无水乙醇清洗，去除多余的稀硫酸和杂质，放入无水乙醇中备用。其中搅拌速度1500转/分钟，稀盐酸浓度为0.02％，活化时间为3分钟，以避免磁粉与稀盐酸反应过度，导致磁性能恶化。
(2)导热粉活化：
导热粉体放入稀盐酸中，高速搅拌，去除粉体表面杂质，然后采用无水乙醇反复清洗粉体，放入乙醇中备用。其中搅拌速度1500转/分钟，稀盐酸浓度为0.04％，活化时间为8分钟。
(3)导热粉体包覆导磁粉：
首先将步骤(2)中处理的导热粉体放入无水乙醇中，超声分散25分钟，然后加入步骤(1)处理的导磁粉，无水乙醇完全浸没导热粉和导磁粉，强力搅拌，搅拌速度2500转/分钟，搅拌的同时水浴加热，水浴温度为80℃，待无水乙醇完全挥发烘干后，将导热和导磁复合粉体放入管式退火炉中，在氮气保护下进行热处理，热处理温度为650℃，时间为1.5小时。最终获得了导热粉包覆导磁粉的复合粉体。
(4)配置含有复合粉体(导热粉包覆导磁粉)、粘结剂以及溶剂的浆料，混合均匀，采用喷涂工艺将复合材料涂覆在纳米晶薄片表面，去除溶剂，形成复合磁片。
(5)在步骤(4)制备的复合材料层表面贴覆纳米晶薄片，依靠复合材料自身的粘黏性实现纳米晶薄片与复合材料层的紧密贴合。
(6)重复步骤(4)和步骤(5)，制备多层的纳米晶薄片和复合材料交替的叠层结构。
(7)将步骤(6)中的复合磁片放入对辊压机中微碎化处理。辊压机辊筒温度为150℃；辊压压力为60kg；辊压速度为10m/min。辊压次数为6次，辊压时候先后沿着x轴和y轴方向交替辊压。最终获得隔磁片，隔磁片总厚度为0.11mm。
实施例2
纳米晶薄片层成分为1K107B，即Fe73.5Si13.5B9Nb3Cu1(重量百分比)，薄片厚度为18μm，纳米晶薄片层数为4；
复合材料层由导热填料、导磁填料、粘结剂组成。
所述导热填料为氮化硼和氧化铝复合填料，粉体平均粒度分别为31nm和80nm。
所述导磁填料为Fe50Ni50，厚度方向尺寸为1.12μm，长径比为110。
所述粘结剂为聚氨酯。
复合材料层层数为3，复合材料层厚度为8μm。导热填料、导磁填料、粘结剂的重量百分比例如下：
导热填料：40％；
导磁填料：25％
粘结剂：35％。
制备方法如下：
(1)导磁粉活化：
将磁粉加入稀盐酸中，高速搅拌，稀盐酸溶液能够浸没磁粉。磁粉在表面活化处理后反复用无水乙醇清洗，去除多余的稀硫酸和杂质，放入无水乙醇中备用。其中搅拌速度1200转/分钟，稀盐酸浓度为0.015％，活化时间为5分钟，以避免磁粉与稀盐酸反应过度，导致磁性能恶化。
(2)导热粉活化：
导热粉体放入稀盐酸中，高速搅拌，去除粉体表面杂质，然后采用无水乙醇反复清洗粉体，放入乙醇中备用。其中搅拌速度1500转/分钟，稀盐酸浓度为0.04％，活化时间为8分钟。
(3)导热粉体包覆导磁粉：
首先将步骤(2)中处理的导热粉体放入无水乙醇中，超声分散30分钟，然后加入步骤(1)处理的导磁粉，无水乙醇完全浸没导热粉和导磁粉，强力搅拌，搅拌速度2000转/分钟，搅拌的同时水浴加热，水浴温度为70℃，待无水乙醇完全挥发烘干后，将导热和导磁复合粉体放入管式退火炉中，在氮气保护下进行热处理，热处理温度为600℃，时间为2小时。最终获得了导热粉包覆导磁粉的复合粉体。
(4)配置含有复合粉体(导热粉包覆导磁粉)、粘结剂以及溶剂的浆料，混合均匀，采用喷涂工艺将复合材料涂覆在纳米晶薄片表面，去除溶剂，形成复合磁片。
(5)在步骤(4)制备的复合材料层表面贴覆纳米晶薄片，依靠复合材料自身的粘黏性实现纳米晶薄片与复合材料层的紧密贴合。
(6)重复步骤(4)和步骤(5)，制备多层的纳米晶薄片和复合材料交替的叠层结构。
(7)将步骤(6)中的复合磁片放入对辊压机中微碎化处理。辊压机辊筒温度为150℃；辊压压力为55kg；辊压速度为12m/min。辊压次数为2次，辊压时候先后沿着x轴和y轴方向交替辊压。最终获得隔磁片，隔磁片总厚度为0.096mm。
实施例3
纳米晶薄片层成分为1K107B，即Fe73.5Si13.5B9Nb3Cu1(重量百分比)，薄片厚度为25μm，纳米晶薄片层数为3；
复合材料层由导热填料、导磁填料、粘结剂组成。
所述导热填料为氮化铝和氧化铝复合填料，粉体平均粒度分别为80nm和30nm。
所述导磁填料为Fe50Ni50，厚度方向尺寸为0.8μm，长径比为95。
所述粘结剂为聚氨酯。
复合材料层层数为2，复合材料层厚度为15μm。导热填料、导磁填料、粘结剂的重量百分比例如下：
导热填料：15％；
导磁填料：50％
粘结剂：35％。
制备方法如下：
(1)导磁粉活化：
将磁粉加入稀盐酸中，高速搅拌，稀盐酸溶液能够浸没磁粉。磁粉在表面活化处理后反复用无水乙醇清洗，去除多余的稀硫酸和杂质，放入无水乙醇中备用。其中搅拌速度1500转/分钟，稀盐酸浓度为0.03％，活化时间为1分钟，以避免磁粉与稀盐酸反应过度，导致磁性能恶化。
(2)导热粉活化：
导热粉体放入稀盐酸中，高速搅拌，去除粉体表面杂质，然后采用无水乙醇反复清洗粉体，放入乙醇中备用。其中搅拌速度2000转/分钟，稀盐酸浓度为0.05％，活化时间为10分钟。
(3)导热粉体包覆导磁粉：
首先将步骤(2)中处理的导热粉体放入无水乙醇中，超声分散30分钟，然后加入步骤(1)处理的导磁粉，无水乙醇完全浸没导热粉和导磁粉，强力搅拌，搅拌速度3000转/分钟，搅拌的同时水浴加热，水浴温度为90℃，待无水乙醇完全挥发烘干后，将导热和导磁复合粉体放入管式退火炉中，在氮气保护下进行热处理，热处理温度为750℃，时间为1小时。最终获得了导热粉包覆导磁粉的复合粉体。
(4)配置含有复合粉体(导热粉包覆导磁粉)、粘结剂以及溶剂的浆料，混合均匀，采用喷涂工艺将复合材料涂覆在纳米晶薄片表面，去除溶剂，形成复合磁片。
(5)在步骤(4)制备的复合材料层表面贴覆纳米晶薄片，依靠复合材料自身的粘黏性实现纳米晶薄片与复合材料层的紧密贴合。
(6)重复步骤(4)和步骤(5),制备多层的纳米晶薄片和复合材料交替的叠层结构。
(7)将步骤(6)中的复合磁片放入对辊压机中微碎化处理。辊压机辊筒温度为150℃；辊压压力为70kg；辊压速度为6m/min。辊压次数为8次，辊压时候先后沿着x轴和y轴方向交替辊压。最终获得隔磁片，隔磁片总厚度为0.105mm。
实施例4
纳米晶薄片层成分为1K107B，即Fe73.5Si13.5B9Nb3Cu1(重量百分比)，薄片厚度为14μm，纳米晶薄片层数为5。
复合材料层由导热填料、导磁填料、粘结剂及辅料组成。
所述导热填料为氮化硼和氮化铝复合填料，粉体平均粒度分别为40nm和70nm。
所述导磁填料为Fe85Si9.6Al5.4，厚度方向尺寸为1.2μm，长径比为110。
所述粘结剂为环氧树脂，辅料为KH550硅烷偶联剂。
复合材料层层数为4，复合材料层厚度为10μm。导热填料、导磁填料、粘结剂与辅料的重量百分比例如下：
导热填料：35％；
导磁填料：44％；
粘结剂：20％；
偶联剂：1％。
制备方法如下：
(1)导磁粉活化：
将磁粉加入稀盐酸中，高速搅拌，稀盐酸溶液能够浸没磁粉。磁粉在表面活化处理后反复用无水乙醇清洗，去除多余的稀硫酸和杂质，放入无水乙醇中备用。其中搅拌速度800转/分钟，稀盐酸浓度为0.025％，活化时间为5分钟，以避免磁粉与稀盐酸反应过度，导致磁性能恶化。
(2)导热粉活化：
导热粉体放入稀盐酸中，高速搅拌，去除粉体表面杂质，然后采用无水乙醇反复清洗粉体，放入乙醇中备用。其中搅拌速度800转/分钟，稀盐酸浓度为0.05％，活化时间为10分钟。
(3)导热粉体包覆导磁粉：
首先将步骤(2)中处理的导热粉体放入无水乙醇中，超声分散10分钟，然后加入步骤(1)处理的导磁粉，无水乙醇完全浸没导热粉和导磁粉，强力搅拌，搅拌速度3000转/分钟，搅拌的同时水浴加热，水浴温度为80℃，待无水乙醇完全挥发烘干后，将导热和导磁复合粉体放入管式退火炉中，在氩气保护下进行热处理，热处理温度为650℃，时间为1.5小时。最终获得了导热粉包覆导磁粉的复合粉体。
(4)配置含有复合粉体(导热粉包覆导磁粉)、粘结剂、辅料以及溶剂的浆料，混合均匀，采用喷涂工艺将复合材料涂覆在纳米晶薄片表面，去除溶剂，形成复合磁片。
(5)在步骤(4)制备的复合材料层表面贴覆纳米晶薄片，依靠复合材料自身的粘黏性实现纳米晶薄片与复合材料层的紧密贴合。
(6)重复步骤(4)和步骤(5)，制备多层的纳米晶薄片和复合材料交替的叠层结构。
(7)将步骤(6)中的复合磁片放入对辊压机中微碎化处理。辊压机辊筒温度为115℃；辊压压力为45kg；辊压速度为10m/min。辊压次数为8次，辊压时候先后沿着x轴和y轴方向交替辊压。最终获得隔磁片，隔磁片总厚度为0.11mm。
实施例5
实施例5与实施例1类似，区别在于导热粉体采用单一的氮化硼纳米粉体，其他与实施例1相同。
实施例6
实施例6与实施例2类似，区别在于导热粉体氮化硼和氧化铝粒度相近，平均粒度分别为31nm和34nm，其他与实施例2相同。
实施例7
实施例7与实施例3类似，区别在于导热粉体氮化铝和氧化铝的平均粒度分别为25nm和94nm，其他与实施例3相同。
实施例8
实施例8与实施例4类似，区别在于导磁粉的厚度为1.4μm，长径比为75，其他与实施例4相同。
性能测试方法：将隔磁材料冲裁成外径18.8mm、内径9.9mm的圆环，用于磁导率测试。测试设备为是德E4990A，测试频率为128kHz。磁导率为复数磁导率，包括磁导率实部μ’和磁导率虚部μ”，其中μ’越高，隔磁片的导磁特性越好，μ”越低，隔磁片磁损耗越小。为了说明隔磁片对无线充电系统传输效率的影响，采用IDT生产的型号为P9221-EVK的无线充电系统接收端装置进行充电效率测试，该系统为15瓦，符合Qi标准，将隔磁片固定在线圈背面，启动测试装置，测试电能传输效率。为了表征隔磁片的导热效果，测试充电30min后无线充电接收端表面温升，结果如表1所示。
表1实施例1-8隔磁片的磁导率、电能传输效率和导热效果
Figure BDA0002295409740000141
Figure BDA0002295409740000151
由表1可以看出，实施例1-4具有高的磁导率实部、低的磁损耗以及高的电能传输效率，同时温升小于15℃。而通过实施例5-8的测试结果发现，采用单一的导热粉、未优化的粒度及粒度组合对于隔磁片的导磁特性影响不大，但导热性能影响较大，进而影响了电能传输效率，而导磁磁粉尺寸未经优化对于隔磁片的导磁特性影响较大，进而影响了电能传输效率。但总体而言，实施例1-8的隔磁片都表现出良好的导热、导磁特性及高的电能传输效率。
实施例9
实施例9与实施例1类似，区别在于导热粉体包覆导磁粉工序中热处理温度为550℃，时间为3小时，其他与实施例1相同。
实施例10
实施例10与实施例1类似，区别在于导热粉体包覆导磁粉工序中热处理温度为850℃，时间为0.5小时，其他与实施例1相同。
实施例11
实施例11与实施例1类似，区别在于复合磁片在微碎化处理过程中辊压力为45kg，其他与实施例1相同。
实施例12
实施例12与实施例1类似，区别在于复合磁片在微碎化处理过程中辊压力为80kg，其他与实施例1相同。
采用本发明前述性能测试方法对实施例9-12所得隔磁片的磁导率、电能传输效率和导热效果进行检测，结果如表2所示。
表2实施例9-12隔磁片的磁导率、电能传输效率和导热效果
Figure BDA0002295409740000152
Figure BDA0002295409740000161
由表2可知，导热粉包覆导磁工艺和微碎化处理工艺的参数未在最优范围内，电能传输效率有小幅度的降低，但仍然维持在一个较高的水平。
对比实施例1
作为实施例1的对比实施例1，选用实施例1中的纳米晶薄片作为原材料，并利用对辊机对其进行微碎化处理，再用双面胶带将微碎化处理后的纳米晶薄片黏贴在一起，其中纳米晶薄片4层，胶层为3层，胶层厚度为10μm，隔磁片总厚度为0.11mm。
对比实施例2
作为实施例2的对比实施例2，选用实施例2中的纳米晶薄片作为原材料，并利用对辊机对其进行微碎化处理，再用双面胶带将微碎化处理后的纳米晶薄片黏贴在一起，其中纳米晶薄片4层，胶层为3层，胶层厚度为8μm，隔磁片总厚度为0.096mm。
对比实施例3
作为实施例3的对比实施例3，选用实施例3中的纳米晶薄片作为原材料，并利用对辊机对其进行微碎化处理，再用双面胶带将微碎化处理后的纳米晶薄片黏贴在一起，其中纳米晶薄片3层，胶层为2层，胶层厚度为15μm，隔磁片总厚度为0.105mm。
对比实施例4
作为实施例4的对比实施例4，选用实施例4中的纳米晶薄片作为原材料，并利用对辊机对其进行微碎化处理，再用双面胶带将微碎化处理后的纳米晶薄片黏贴在一起，其中纳米晶薄片5层，胶层为4层，胶层厚度为10μm，隔磁片总厚度为0.11mm。
采用本发明前述性能测试方法对对比实施例1-4所得隔磁片的磁导率、电能传输效率和导热效果进行检测，结果如表3所示。
表3对比实施例1-4隔磁片的磁导率、电能传输效率和导热效果
Figure BDA0002295409740000171
由表3可知，采用本发明的隔磁片无论在在导磁和导热特性上比传统的隔磁片均有着明显的优势，尤其是电能传输效率优势更加明显。
对比实施例5
作为实施例1的对比实施例5，区别在于将实施例1中的氮化硼、氮化铝以及导磁粉简单的机械搅拌混合，未进行导热粉活化、导磁粉活化以及包覆等工序，其他与实施例1相同。
对比实施例6
作为实施例2的对比实施例6，区别在于将实施例2中的氮化硼、氧化铝以及导磁粉简单的机械搅拌混合，未进行导热粉活化、导磁粉活化以及包覆等工序，其他与实施例2相同。
采用本发明前述性能测试方法对对比实施例5-6所得隔磁片的磁导率、电能传输效率和导热效果进行检测，结果如表4所示。
表4对比实施例5-6隔磁片的磁导率、电能传输效率和导热效果
Figure BDA0002295409740000181
由表4可知，导热填料和导磁填料未经过本发明所述方法处理，电能传输效率相差较大，同时温升明显。经扫描电子显微镜对磁片的断面进行微观形貌观察，发现导热粉体团聚明显，磁片中无法形成良好的导热通道，进而导热性能大大降低。
对比实施例7
作为实施例1的对比实施例7，区别在于导磁粉活化过程中盐酸浓度为0.04％，活化6分钟，其他与实施例1相同。
对比实施例8
作为实施例1的对比实施例8，区别在于导热粉活化过程中盐酸浓度为0.06％，活化12分钟，其他与实施例1相同。
对比实施例9
作为实施例1的对比实施例9，区别在于导热粉包覆导磁粉过程中热处理温度为860℃，时间为3.5小时，其他与实施例1相同。
对比实施例10
作为实施例1的对比实施例10，区别在于导热粉包覆导磁粉过程中热处理温度为490℃，时间为0.4小时，其他与实施例1相同。
采用本发明前述性能测试方法对对比实施例7-10所得隔磁片的磁导率、电能传输效率和导热效果进行检测，结果如表5所示。
表5对比实施例7-10隔磁片的磁导率、电能传输效率和导热效果
Figure BDA0002295409740000191
由表5可知，导热粉和导磁粉活化处理过程中，盐酸浓度过高或处理时间过长均会在一定程度上恶化粉体的性能，最终影响电能传输效率。而导热粉包覆导磁粉工序中，热处理温度过高或时间过长会导致粉体出现性能的恶化，进而影响电能传输效率和温升。而热处理温度过低或时间过短，导热粉无法均匀紧密包覆在导磁粉表面，达不到理想的包覆效果。
对比实施例11
作为实施例1的对比实施例11，区别在于辊压过程中辊压压力为40kg，辊压速度为5分钟/米，其他与实施例1相同。
对比实施例12
作为实施例1的对比实施例12，区别在于辊压过程中辊压压力为85kg，辊压速度为13分钟/米，其他与实施例1相同。
对比实施例13
作为实施例1的对比实施例13，区别在于辊压过程中辊压次数为10次，其他与实施例1相同。
对比实施例14
作为实施例1的对比实施例14，区别在于辊压过程中辊压方向均沿着同一方向，其他与实施例1相同。
采用本发明前述性能测试方法对对比实施例11-14所得隔磁片的磁导率、电能传输效率和导热效果进行检测，结果如表6所示。
表6对比实施例11-14隔磁片的磁导率、电能传输效率和导热效果
Figure BDA0002295409740000201
由表6可知，辊压工艺参数超出本发明所限定的范围，导磁特性有着明显的下降，进而导致电能传输效率的降低。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的实例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高导热无线充电接收端用复合隔磁片，其特征在于，所述高导热无线充电接收端用复合隔磁片为纳米晶薄片与复合材料层交替复合而成的复合材料，其中，所述复合材料层包含导热填料、导磁填料和粘结剂。
2.根据权利要求1所述的高导热无线充电接收端用复合隔磁片，其特征在于，所述导热填料为绝缘性较好的非金属纳米粉体；优选地，所述导热填料为金属氧化物粉、碳化物粉和氮化物粉中的一种或多种，例如氧化铝、氧化镁、氧化锌、碳化硅、碳化钨、碳化硼、氮化铝、氮化硼、氮化铝中的一种或多种；进一步优选地，所述导热填料为氮化铝、氧化铝、氮化硼中的一种或多种的复合填料；更优选地，所述导热填料的粉体粒度为20-300nm，例如30-80nm；更进一步优选地，所述导热填料为多种时，不同导热填料的粉体粒度相差10nm以上。
3.根据权利要求1所述的高导热无线充电接收端用复合隔磁片，其特征在于，所述导磁填料是合金体系为Fe-Si、Fe-Si-Al、Fe-Ni、Fe-Ni-Mo、Fe-Si-Cr的软磁合金磁粉，优选合金体系为Fe-Si-Al、Fe-Ni的软磁合金磁粉，例如Fe85Si9.6Al5.4、Fe50Ni50；更优选地，所述磁粉形貌为薄片状，厚度方向尺寸为0.5-1.5μm，长径比大于50，例如厚度方向尺寸为0.8-1.2μm，长径比为80-110。
4.根据权利要求1所述的高导热无线充电接收端用复合隔磁片，其特征在于，所述粘结剂选自环氧树脂、聚氨酯、酚醛树脂、丙烯酸树脂、脲醛树脂、丁腈橡胶、氯丁橡胶、合成橡胶体系中的一种或者多种的混合物。
5.根据权利要求1所述的高导热无线充电接收端用复合隔磁片，其特征在于，所述复合材料层中导热填料、导磁填料、粘结剂的重量比为15-40：25-50：15-65；优选地，所述复合材料层中还包含偶联剂，偶联剂在复合材料层中的重量百分比不高于2％。
6.根据权利要求1所述的高导热无线充电接收端用复合隔磁片，其特征在于，所述纳米晶薄片层厚度为14-25μm，纳米晶薄片层数为m，m为整数，且2≤m≤6；所述复合材料层的层数为n，n＝m-1，复合材料层厚度为5-20μm。
7.权利要求1-6任一项所述高导热无线充电接收端用复合隔磁片的制备方法，其特征在于，所述方法包含以下步骤：
(1)导磁填料活化处理：将导磁填料加入稀盐酸中，使稀盐酸溶液能够浸没导磁填料，搅拌，对导磁填料进行表面活化处理，导磁填料表面活化处理之后用无水乙醇清洗，去除多余的稀硫酸和杂质，再放入无水乙醇中备用；
(2)导热填料活化处理：将导热填料放入稀盐酸中，搅拌，然后用无水乙醇清洗导热填料，清洗完后放入乙醇中备用；
(3)制备导热填料包覆导磁填料的复合粉体：首先将步骤(2)中处理的导热填料放入无水乙醇中，超声分散10-30分钟，然后加入步骤(1)处理的导磁填料，用无水乙醇完全浸没导热填料和导磁填料，搅拌，同时水浴加热，水浴温度为70-90℃，待无水乙醇完全挥发烘干后，将导热和导磁复合粉体放入退火炉中，在惰性气体保护下进行热处理，热处理温度为500-850℃，热处理时间为0.5-3小时，获得导热填料包覆导磁填料的复合粉体；
(4)配置含有复合粉体、高分子粘结剂以及溶剂的浆料，混合均匀，采用流延、涂布、喷涂的工艺将浆料涂覆在纳米晶薄片表面，再去除溶剂，形成复合磁片；
(5)在步骤(4)制备的复合磁片中的复合材料层表面贴覆纳米晶薄片，依靠复合材料自身的粘黏性实现纳米晶薄片与复合材料层的紧密贴合；
(6)重复步骤(4)和步骤(5)，制备纳米晶薄片和复合材料交替的叠层结构；
(7)将步骤(6)中的叠层结构复合磁片放入对辊压机中微碎化处理，获得隔磁片。
8.根据权利要求7所述高导热无线充电接收端用复合隔磁片的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中搅拌速率为800-2000转/分钟，稀盐酸浓度不高于0.03％，活化时间为1-5分钟。
9.根据权利要求7所述高导热无线充电接收端用复合隔磁片的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中搅拌速率为800-2000转/分钟，稀盐酸浓度不高于0.05％，活化时间为5-10分钟。
10.根据权利要求7所述高导热无线充电接收端用复合隔磁片的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中热处理温度为600-750℃，热处理时间为1-2小时；优选地，所述步骤(7)中辊压压力为45-80kg，优选55-70kg；辊压速度为6-12m/min，辊压次数为2-8次，辊压时先后沿着x轴和y轴方向交替辊压；优选地，所述步骤(7)中辊压压力为55-70kg。
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