CN110919951B - 采用模压制备石墨烯纤维取向排列的导热片的方法和模具 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种采用模压制备石墨烯纤维取向排列的导热片的方法，用以提高导热片的导热系数；以及一种适用于模压制备石墨烯纤维取向排列的导热片的方法的模具，包括：第一模具和第二模具，所述第一模具和所述第二模具间隔设在平台上，所述平台上设有自动作业装置，所述自动作业装置位于所述第一模具和第二模具的一侧；通过本发明提供的制备导热片的方法得到的导热片，在经多次重复的利用第二模具对所述第四方块进行取向排列，由此实现较高导热系数的导热片，大大提高了导热片的导热效率。

Description

采用模压制备石墨烯纤维取向排列的导热片的方法和模具

技术领域

本发明涉及电子元件的散热材料技术领域，特别涉及一种采用模压制备石墨烯纤维取向排列的导热片的方法。

背景技术

随着大数据、5G、AI、物联网等的快速发展，电子元器件的热源功率越来越大，散热要求进一步提高，界面热传导材料的传热效率要求更高。常规的导热片已经满足不了功能要求，迫切需要导热系数更高的导热片来满足散热要求。

普通的导热片普遍存在无机粉体填充量高的情况，而高填充会导致垫片的柔性、韧性、弹性等物理性能差的问题。传统填充粉体如氧化铝、氮化铝、氮化硼等，其导热系数均在300W/m.k以下，其填充制作的导热片的导热系数一般在10W/m.k以下，并且当其导热系数超过8W/m.k时，导热片的耐温性、稳定性均会很差。因此却少一种能够提高导热片导热性能的制备方法。

发明内容

本发明提供一种采用模压制备石墨烯纤维取向排列的导热片的方法，用以提高导热片的导热系数。

一种采用模压制备石墨烯纤维取向排列的导热片的方法，包括以下步骤：

步骤一，制备高导热性混合物；

步骤二，将高导热性混合物加入第一模具的第一模槽中，

步骤三，将第一模盖盖设在第一模具的第一模槽开口端；室温下，第一模盖对第一模具第一模槽内的高导热性混合物进行模压5~15min，形成第一方块；

步骤四，移开第一模盖，并将成型的第一方块取出第一模具的第一模槽内；

步骤五，将第一方块再次放入第二模具的第二模槽内，利用第二模盖对第一方块的两侧和顶部进行模压5~15min，并形成第二条形块；

步骤六，移开第二模盖，并将成型的第二条形块取出第二模具的第二模槽内；

步骤七，对第二条形块的长度方向进行切割，并形成多个第三条形块；

步骤八，沿第三条形块的取向方向切割并形成多个第四方块；

步骤九，将第四方块放入第二模具的第二模槽中，利用第二模盖的顶部和两侧的限厚块对第四方块进行模压5-15min，并形成第五方块；

步骤十，将第五方块取出第二模具的第二模槽，并置入烤箱固化0.8~1.6h；

步骤十一，将第五方块从烤箱中取出，并利用切片刀沿取向方向的垂直方向切片，最终得到厚度方向的取向导热片。

优选的，步骤八中的第四方块取向方向与第二模具的第二模槽长度方向一致。

优选的，所述第一模具设为方形结构，所述方形结构其中一个面设置有第一模槽；

所述第一模盖用于盖设在第一模槽的开口端，并对第一模槽内倒入的所述高导热性混合物进行模压成型。

优选的，所述第二模具设为方形结构，所述第二模具的其中一面设有第二模槽；

所述第二模盖用于盖设第二模槽的一面间隔设有限厚块，所述限厚块用于步骤九中对第四方块进行模压并形成第五方块。

优选的，所述高导热性混合物包括基体树脂、碳纤维、导热性粉体的混合物。

一种适用于模压制备石墨烯纤维取向排列的导热片的方法的模具，包括：第一模具和第二模具，所述第一模具和所述第二模具间隔设在平台上，所述平台上设有自动作业装置，所述自动作业装置位于所述第一模具和第二模具的一侧；

所述自动作业装置包括位移部和抓取部，所述位移部设在所述平台的上表面，所述抓取部连接所述位移部，所述位移部用于所述抓取部在所述第一模具和第二模具上方进行位移；

所述抓取部用于将所述第一模具和所述第二模具内的工件取出或放入；

所述位移部包括：第一活动板、第二活动板和第三活动板，

所述第一活动板的其中一端的下表面设有第一转轴，所述第一活动板的另一端上表面设有第一连杆；

所述第二活动板设为板状结构，所述板状结构上贯穿有第一活动槽，所述第一连杆位于所述第一活动槽内往复运动；

所述第三活动板设为板状结构，所述板状结构上贯穿有第二活动槽，所述第一转轴位于所述第二活动槽内往复运动；

所述第三活动板的下表面对称设有第二连杆，所述平台上间隔贯穿有两个第三活动槽，所述第三活动槽用于两个所述第二连杆往复运动，且所述第三活动槽用于所述位移部在所述平台上水平方向移动；

所述平台上还贯穿有圆形结构的第四活动槽，所述第四活动槽供所述第一转轴贯穿并且绕所述第四活动槽的轴向中心线旋转；

所述第一转轴远离所述第一活动板的一端连接转盘其中一端的上表面，所述转盘的下表面中心位置连接第二转轴，所述第二转轴远离所述转盘的一端连接驱动装置的转子端；

所述平台上还设有U型架，所述U型架的开口朝向所述移动部，并架设在所述移动部上方；所述U型架的U型槽口贯穿有两组第五活动槽，两个所述第五活动槽相互平行设置，并且和所述第三活动槽平行设置；

所述第二活动板的上表面两端对称设置有第四连杆，所述第四连杆在分别一一对应的在所述第五活动槽内往复运动，所述第一连杆和所述第四连杆的活动端均设置有挡块；

所述U型架和所述平台之间形成一个腔体，所述腔体靠近所述第一模具和第二模具的一侧设有抓取部，所述抓取部通过第五连杆连接所述第一活动板靠近所述第一模具和第二模具的一端。

优选地，所述转盘的下表面设置有环形槽，所述环形槽的轴线中心线和所述第二转轴轴线中心线重合设置，所述环形槽用于支杆在槽内活动；

所述支杆远离所述环形槽的一端连接底座，所述底座和所述驱动装置固定在所述平台的下方，所述底座内设置有搅拌槽，所述搅拌槽用于混合高导热混合物；

所述底座还连接有搅拌装置，所述搅拌装置包括搅拌棍、第一齿轮和第二齿轮，所述第一齿轮固定在所述第二转轴的周向外壁，所述第二齿轮和所述第一齿轮啮合，且所述第二齿轮远离所述第一齿轮的一端轴向中心连接搅拌棍；

所述底座靠近所述驱动装置的一面设有贯穿孔，所述贯穿孔上设有轴承，所述轴承用于安装所述搅拌棍，并使所述搅拌棍延伸至所述搅拌槽内；

所述搅拌棍延伸至所述搅拌槽的一端设有搅拌桨；

所述搅拌槽远离所述轴承的一面设有料口，所述料口设有封闭门；

所述抓取部包括吸爪和抓取外壳，所述U型架上设置有气泵，所述抓取外壳用于固定所述吸爪，所述吸爪设置为多个，所述吸爪设在所述抓取外壳的下表面，所述抓取外壳通过第五连杆固定在所述第二活动板的一端；

所述吸爪通过管道连接气泵，所述吸爪的吸附口朝向所述第一模具的第一模槽或第二模具的第二模槽。

优选地，所述驱动装置和所述气泵均连接控制器，所述抓取外壳的下表面、所述第一模具上表面边沿、第二模具上表面边沿均设置有传感器；其中，所述第一模具和第二模具上表面边沿的传感器为发射端，所述抓取外壳下表面的传感器为接收端，所述传感器为红外感应器，所述接收端连接控制器。

所述控制器内还设有控制电路，所述红外感应器的接收端所接收的信号传输给控制电路，所述控制电路将电信号传输给控制芯片，所述控制芯片在进一步对所述气泵和驱动装置进行启动或关闭；

所述控制电路包括：电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18、电容C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8、三极管V1、V2、V3、V4、V5、V6、和二极管D1、D2、D3，

所述电阻R1的一端为输入端，所述电阻R1的另一端连接三极管V1的基极，所述三极管V1的集电极连接电阻R2，所述三极管V1的发射极连接电阻R3；

所述电阻R2的另一端连接电阻R4和二极管D1的阴极，所述电阻R3的另一端连接电容C1；

所述电阻R4的另一端连接二极管D4的阴极，所述二极管D4的阳极连接电阻R5，所述电阻R5和所述二极管D4的阳极之间还分别并联有电容C2和电阻R7，

所述电容C2的另一端连接三极管V2的基极，三极管V2的集电极连接二极管D2的阳极，三极管V2的发射极并联电阻R7；所述二极管D2的阳极和三极管V2的集电极之间分别并联有电阻R6、R9，所述电阻R6的另一端并联在所述电阻R4和二极管D4阴极之间；

所述电阻R9的另一端连接三极管V3的基极，所述三极管V3的集电极连接电容C3，所述电容C3的另一端分别连接二极管D1的阳极和二极管D2的阴极；

所述电阻R5的另一端并联电阻R8，所述电阻R8的另一端连接电容C4，所述电容C4和电阻R8之间并联三极管V2发射极，所述三极管V2的发射极还分别并联电阻R7和电阻R10；

所述电阻R10的另一端连接三极管V4的基极，所述三极管V4的集电极连接电容C5，所述电容C5的另一端连接电阻R11，所述电阻R11的另一端连接三极管V3的发射极，所述三极管V3的集电极并联在电容C3和电阻R17之间，三极管V4的发射极并联电容C4和电阻R16之间；

所述电容C3和电阻R17之间还分别并联有电阻R12和电阻R13，所述电阻R12的另一端连接电容C6，所述电容C6的另一端连接电容C7，所述电容C7的另一端并联在电容C4和电阻R16之间；

所述电容C4和电阻R16之间还并联电阻R15，所述电阻R15的另一端连接三极管V5的集电极，所述三极管V5的基极并联在所述电容C6和电阻R12之间，所述三极管V5的发射极连接电阻R13；

三极管V5的发射极和电阻R13之间还并联电阻R14，电阻R14 的另一端分别和电阻R17、电阻R16和电容C8并联二极管D3的阴极；

电容C8的另一端并联在电阻R15和三极管V5的集电极之间，所述二极管D3的阳极连接电阻R18，所述电阻R18的另一端为输出端。

本发明的有益效果：

对于纤维类、片类的碳材料，如碳纤维、石墨片、石墨烯等，其材料自身的导热系数非常优良。碳纤维在轴向的导热系数可以达到600-1200W/m.k，对于片形的石墨烯，其在平面上的导热系数在理论上可达5000W/m.k。此类的碳材料如果能在导热片中整齐排列分布，其热传导效率将会比粉体填充的更高，在导热性能上的提升将会是巨大的。而通过本发明提供的制备导热片的方法得到的导热片，在经多次重复的利用第二模具对所述第四方块进行取向排列，由此实现较高导热系数的导热片，大大提高了导热片的导热效率。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明的第一模具结构示意图；

图2为本发明的第二模具结构示意图；

图3为本发明的导热片制备形态结构示意图；

图4为本发明的取向化导热片的电镜图；

图5为本发明的模具结构示意图；

图6为本发明的位移部结构示意图；

图7为本发明的模具俯视图；

图8为本发明的搅拌槽结构示意图；

图9为本发明的抓取部结构示意图；

图10为本发明的控制电路示意图；

图11为本发明的第三齿轮和第四齿轮连接结构示意图。

其中，1-第一模具，2-第一模槽，3-第一方块，4-第一模盖，5-第二模具，6-第二模槽，7-第二模盖，8-第二条形块，9-第三条形块，10-第四方块，11-第五方块，12-限厚块，13-平台，14-第一活动板，15-第二活动板，16-第三活动板，17-第一转轴，18-第一连杆，19-第一活动槽，20-第二活动槽，21-第三活动槽，22-第二连杆，23-转盘，24-第四活动槽，25-第二转轴，26-驱动装置，27-U型架，28-第五活动槽，29-第四连杆，30-第五连杆，31-抓取外壳，32-底座，33-支杆，34-环形槽，35-封闭门，36-第一齿轮，37-第二齿轮，38-搅拌棍，39-搅拌桨，40-搅拌槽，41-吸爪，43-气泵，44-管道，45-控制器，46-传感器，47-第三齿轮，48-转杆，49-第四齿轮。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

根据图1-4所示，本发明实施例提供了一种采用模压制备石墨烯纤维取向排列的导热片的方法，包括以下步骤：

步骤一，制备高导热性混合物；

步骤二，将高导热性混合物加入第一模具1的第一模槽2中，

步骤三，将第一模盖4盖设在第一模具1的第一模槽2开口端；室温下，第一模盖4对第一模具1第一模槽2内的高导热性混合物进行模压5~15min，形成第一方块3；

步骤四，移开第一模盖4，并将成型的第一方块3取出第一模具1的第一模槽2内；

步骤五，将第一方块3再次放入第二模具5的第二模槽6内，利用第二模盖7对第一方块3的两侧和顶部进行模压5~15min，并形成第二条形块8；

步骤六，移开第二模盖7，并将成型的第二条形块8取出第二模具5的第二模槽6内；

步骤七，对第二条形块8的长度方向进行切割，并形成多个第三条形块9；

步骤八，沿第三条形块9的取向方向切割并形成多个第四方块10；

步骤九，将第四方块10放入第二模具5的第二模槽6中，利用第二模盖7的顶部和两侧的限厚块12对第四方块10进行模压5-15min，并形成第五方块11；

步骤十，将第五方块11取出第二模具5的第二模槽6，并置入烤箱固化0.8~1.6h；

步骤十一，将第五方块11从烤箱中取出，并利用切片刀沿取向方向的垂直方向切片，最终得到厚度方向的取向导热片。

对于纤维类、片类的碳材料，如碳纤维、石墨片、石墨烯等，其材料自身的导热系数非常优良。碳纤维在轴向的导热系数可以达到600-1200W/m.k，对于片形的石墨烯，其在平面上的导热系数在理论上可达5000W/m.k。此类的碳材料如果能在导热片中整齐排列分布，其热传导效率将会比粉体填充的更高，在导热性能上的提升将会是巨大的。而通过本发明提供的制备导热片的方法得到的导热片，在经多次重复的利用第二模具5对所述第四方块10进行取向排列，由此实现较高导热系数的导热片，大大提高了导热片的导热效率。

所述的第二模具5的特征为凹凸型且两侧开口，两侧开口处可放置活动的限厚块12。第二模具5的第二模槽6宽度与第一模具1的宽度一致。

其中，步骤八中的第四方块10取向方向与第二模具5的第二模槽6长度方向一致。

所述第一模具1设为方形结构，所述方形结构其中一个面设置有第一模槽2；

所述第一模盖4用于盖设在第一模槽2的开口端，并对第一模槽2内倒入的所述高导热性混合物进行模压成型。

所述第二模具5设为方形结构，所述第二模具5的其中一面设有第二模槽6；

所述第二模盖7用于盖设第二模槽6的一面间隔设有限厚块12，所述限厚块12用于步骤九中对第四方块10进行模压并形成第五方块11。

所述高导热性混合物包括基体树脂、碳纤维、导热性粉体的混合物。

实施例1

本实施例所用的碳纤维的平均直径为10um，平均长度为150um。此规格的碳纤维对混合后的高导热性混合物的粘度影响程度较小，碳纤维较容易在流动过程中取向排列。以硅胶作基体树脂，加入必要的铝粉、氧化铝等导热粉以及纤维状的碳纤维，在搅拌器中混合均匀制得高导热性混合物。

将高导热性混合物加入长宽高均为100mm的第一模具1的第一模槽2内，室温下利用第一模盖4将高导热性混合物在第一模具1的第一模槽2内模压10min；得100mm*100mm*100mm第一方块3。

将第一方块3放入凹槽宽度100mm、长度600mm的第二模具5的第二模槽6内，第二模具5两侧放置20mm厚的限厚块12，利用第二模盖7模压10min。

得500*100*20第二条形块8，将第二条形块8沿长度方向即取向方向切成5段100*100*20的第三条形块9。将5段第三条形块9沿取向方向叠加为第四方块10。

将第四方块10放入第二模具5的第二模槽6内，第四方块10的取向方向与第二模槽6长度方向相同。第二模槽6两侧放置厚度为40限厚块12；模压10min。得40*100*250的第五方块11。将第五方块11放入140度烤箱固化1h，取出后用切片刀沿取向方向的垂直方向切片，得到厚度方向上取向的导热片。取厚度为1mm的导热片按ASTM D 5470标准测试其导热系数为12W/m.k 。

实施例2

按实施例1得到第四方块10，将第四方块10放入第二模具5的第二模槽6内，第四方块10的取向方向与第二模槽6长度方向保持一致，模压再次得到第二条形块8，将第二条形块8切成第三条形块9，再次沿取向方向叠加第四方块10。将第四方块10放入第二模具5的第二模槽6内，第四方块10的取向方向与第二模槽6长度方向保持一致，模压10min得到块状物40*100*250的第五方块11。第五方块11的固化与切片和实施例1一样。1mm厚度的导热片的导热系数为16W/m.k。

实施例3

实施例2中比实施例1中多了一次模压取向。本实施例在实施例2的基础上，对第四方块10再增加一次取向模压。其余与实施例2相同。1mm厚度的导热片的导热系数测试为18W/m.k。

比较例

本实施例为比较例。高导热性混合物的制备与实施例1相同。将高导热性混合物直接用平板模压机成型厚度为1mm的导热片。测试其导热系数为5W/m.k。

实施例4的测试结果表明普通的模压成型是无法获得碳纤维取向排列的导热片，碳纤维在垫片中是处于无序排列的状态，导致其导热系数达不到理想效果。

本发明实施例中通过在特定的模具中控制物料的压缩流动方向从而使其中的碳纤维按一定的方向取向排列。实施例2和实施例3中增加了模压取向的次数，对最终的导热片的导热系数有提升作用，这说明增加模压取向次数可以提升碳纤维排列的整齐度。

本实施例所用的碳纤维的平均直径为10um，平均长度为150um。此规格的碳纤维对混合后的高导热性混合物的粘度影响程度较小，碳纤维较容易在流动过程中取向排列。以硅胶作基体树脂，加入必要的铝粉、氧化铝等导热粉以及纤维状的碳纤维，在搅拌器中混合均匀制得高导热性混合物。

将高导热性混合物加入长宽高均为100mm的第一模具1中，室温下模压10min。得100mm*100mm*100mm第一方形物。

将第一方形物放入凹槽宽度100mm、长度600mm的第二模具2中间，第二模具2两侧放置20mm厚的限厚块12，模压10min。

得500*100*20长条形物2，将长条形物2沿长度方向即取向方向切成5段100*100*20的小长条物。将5段小长条物沿取向方向切成第二方形物。

将第二方形物放入第二模具2凹槽中间，第二方形物的取向方向与凹槽长度方向相同。凹槽两侧放置厚度为40限厚块12。模压10min。得40*100*250的块状物。将块状物放入140度烤箱固化1h，取出后用切片刀沿取向方向的垂直方向切片，得到厚度方向上取向的导热片。取厚度为1mm的导热片按ASTM D 5470标准测试其导热系数为12W/m.k。

实施例2

按实施例1得到第二方形物，将第二方形物放入第二模具2中间，第二方形物的取向方向与凹槽长度方向保持一致，模压再次得到长条形物2，将长条形物2切成小长条物，再次沿取向方向叠加成第二方形物。将第二方形物放入第二模具2中间，第二方形物的取向方向与凹槽长度方向保持一致，模压10min得到块状物40*100*250的块状物。块状物的固化与切片和实施例1一样。1mm厚度的导热片的导热系数为16W/m.k。

实施例3

实施例2中比实施例1中多了一次模压取向。本实施例在实施例2的基础上，对第二方形物再增加一次取向模压。其余与实施例2相同。1mm厚度的导热片的导热系数测试为18W/m.k。

比较例

本实施例为比较例。高导热性混合物的制备与实施例1相同。将高导热性混合物直接用平板模压机成型厚度为1mm的导热片。测试其导热系数为5W/m.k。

实施例4的测试结果表明普通的模压成型是无法获得碳纤维取向排列的导热片，碳纤维在垫片中是处于无序排列的状态，导致其导热系数达不到理想效果。

本发明实施例中通过在特定的模具中控制物料的压缩流动方向从而使其中的碳纤维按一定的方向取向排列。实施例2和实施例3中增加了模压取向的次数，对最终的导热片的导热系数有提升作用，这说明增加模压取向次数可以提升碳纤维排列的整齐度。

所述高导热性混合物包括基体树脂、碳纤维、导热性粉体的混合物。其中，所述导热性粉体可实施为石墨烯粉，使用时，所述基体树脂、碳纤维和石墨烯粉利用混合器混合为一体，并形成高导热性混合物，再经第一模具1和第二模具5的多次模切，由此制成导热片；因多次模切而实现导热片中碳纤维的方向取向排列发生变化，从而实现导热系数提升的目的，由此实现导热片高效导热的目的。

根据图5-9所示，为了便于本发明制备导热片的方法能够顺利实施，本发明提供一种适用于模压制备石墨烯纤维取向排列的导热片的方法的模具，包括：第一模具1和第二模具5，所述第一模具1和所述第二模具5间隔设在平台13上，所述平台13上设有自动作业装置，所述自动作业装置位于所述第一模具1和第二模具5的一侧；

所述自动作业装置包括位移部和抓取部，所述位移部设在所述平台13的上表面，所述抓取部连接所述位移部，所述位移部用于所述抓取部在所述第一模具1和第二模具5上方进行位移；

所述抓取部用于将所述第一模具1和所述第二模具5内的工件取出或放入；

所述位移部包括：第一活动板14、第二活动板15和第三活动板16，

所述第一活动板14的其中一端的下表面设有第一转轴17，所述第一活动板14的另一端上表面设有第一连杆18；

所述第二活动板15设为板状结构，所述板状结构上贯穿有第一活动槽19，所述第一连杆18位于所述第一活动槽19内往复运动；

所述第三活动板16设为板状结构，所述板状结构上贯穿有第二活动槽20，所述第一转轴17位于所述第二活动槽20内往复运动；

所述第三活动板16的下表面对称设有第二连杆22，所述平台13上间隔贯穿有两个第三活动槽21，所述第三活动槽21用于两个所述第二连杆22往复运动，且所述第三活动槽21用于所述位移部在所述平台13上水平方向移动；

所述平台13上还贯穿有圆形结构的第四活动槽24，所述第四活动槽24供所述第一转轴17贯穿并且绕所述第四活动槽24的轴向中心线旋转；

所述第一转轴17远离所述第一活动板14的一端连接转盘23其中一端的上表面，所述转盘23的下表面中心位置连接第二转轴25，所述第二转轴25远离所述转盘23的一端连接驱动装置26的转子端；

所述平台13上还设有U型架27，所述U型架27的开口朝向所述移动部，并架设在所述移动部上方；所述U型架27的U型槽口贯穿有两组第五活动槽28，两个所述第五活动槽28相互平行设置，并且和所述第三活动槽21平行设置；

所述第二活动板15的上表面两端对称设置有第四连杆29，所述第四连杆29在分别一一对应的在所述第五活动槽28内往复运动，所述第一连杆18和所述第四连杆29的活动端均设置有挡块；

所述U型架27和所述平台13之间形成一个腔体，所述腔体靠近所述第一模具1和第二模具5的一侧设有抓取部，所述抓取部通过第五连杆30连接所述第一活动板14靠近所述第一模具1和第二模具5的一端。

本装置的有益效果为：由于导热片是通过在第一模具1和第二模具5多次模压成型，并多次进行切割最后实现其石墨烯纤维的取向排列进行改变，从而利于导热片的导热性能的提高；而通过将第一模具1和第二模具5固定在平台13上，所述平台13的下方设有支腿（图中未示出），同时利用平台13一侧设置的自动作业装置，可以大大减少工人手工多次对第一模具1和第二模具5内的高导热性混合物或者导热片半成品进行模压成型，由此提高导热片的制备效率；高导热性混合物或者导热片半成品相对所述自动作业装置即为工件。

具体工作时，启动所述驱动装置26，所述驱动装置26的转子端即可转动，所述驱动装置26的转子端转动后带动所述第二转轴25转动，所述第二转轴25转动后所述转盘23随之转动，所述转盘23转动后所述转盘23上表面设的第一转轴17即可转动，由于所述第一转轴17靠近所述转盘23的边沿设置，因此所述第一转轴17实际上是绕着所述第二转轴25进行圆周转动的；所述第一转轴17在转动时，是在圆形贯穿孔结构的第四活动槽24内进行转动的；

所述第一转轴17转动后，由于所述第三活动板16的下方设置有第二连杆22，所述第二连杆22是在所述平台13上设置的第三活动槽21可以往复运动；所述第一活动板14的两端通过第二连杆22分别在第二活动板15的第一活动槽19，以及第三活动板16的第二活动槽20内往复运动；因此，当第一转轴17在第四活动槽24进行圆周转动时，会拉动所述第三活动板16在第三活动槽21内往复运动；进一步的，随着所述第一转轴17的圆周运动，相对的，所述第一转轴17在所述第二活动槽20内也随着第一转轴17的圆周运动而往复运动；以及，所述第一连杆18在所述第二活动板15的第一活动槽19内随着所述第一转轴17的圆周运动而往复运动；所述第二活动板15是随着所述第一活动板14以及所述第一转轴17的转动进行平行移动的，因此所述第二活动板15就能够在所述第一模具1和第二模具5上方进行往复运动；当第二活动板15带着所述抓取部到达第一模具1上方时，所述抓取部即可对第一模具1的第一模槽2内工件进行抓取，再通过所述第二活动板15的运动将工件移动到第二模具5的上方，所述抓取部松开工件，工件落入第二模槽6，即可实现自动移动工件进行模压成型工件的目的。由此减少了人工多次拿取工件，以及多次往复的对工件进行位移的目的。

根据图5-9所示，所述转盘23的下表面设置有环形槽34，所述环形槽34的轴线中心线和所述第二转轴25轴线中心线重合设置，所述环形槽34用于支杆33在槽内活动；

所述支杆33远离所述环形槽34的一端连接底座32，所述底座32和所述驱动装置26固定在所述平台13的下方，所述底座32内设置有搅拌槽40，所述搅拌槽40用于混合高导热混合物；

所述底座32还连接有搅拌装置，所述搅拌装置包括搅拌棍38、第一齿轮36和第二齿轮37，所述第一齿轮36固定在所述第二转轴25的周向外壁，所述第二齿轮37和所述第一齿轮36啮合，且所述第二齿轮37远离所述第一齿轮36的一端轴向中心连接搅拌棍38；

所述底座32靠近所述驱动装置26的一面设有贯穿孔，所述贯穿孔上设有轴承，所述轴承用于安装所述搅拌棍38，并使所述搅拌棍38延伸至所述搅拌槽40内；

所述搅拌棍38延伸至所述搅拌槽40的一端设有搅拌桨39；

所述搅拌槽40远离所述轴承的一面设有料口，所述料口设有封闭门35；

所述抓取部包括吸爪41和抓取外壳31，所述U型架27上设置有气泵43，所述抓取外壳31用于固定所述吸爪41，所述吸爪41设置为多个，所述吸爪41设在所述抓取外壳31的下表面，所述抓取外壳31通过第五连杆30固定在所述第二活动板15的一端；

所述吸爪41通过管道44连接气泵43，所述吸爪41的吸附口朝向所述第一模具1的第一模槽2或第二模具5的第二模槽6。

所述转盘23下方设置的环形槽34用于所述支杆33进行活动，所述支杆33用于支撑所述转盘23，提高所述转盘23的支撑力，所述支杆33和所述环形槽34内可设置增加摩擦力的机构，例如滚轮或滚珠；

所述底座32内设置的搅拌装置可以实现所述高导热性混合物的制备，使用时，首先将用于制备高导热性混合物的原材料通过料口放入所述搅拌槽40内，当所述驱动装置26工作时，所述驱动装置26的转子端带动第二转轴25转动，所述第二转轴25转动后，所述第二转轴25上的第一齿轮36即可转动，所述第一齿轮36和第二齿轮37均设为锥齿轮，且相互啮合设置；所以，所述第二齿轮37也会随着第一齿轮36的转动而转动；第二齿轮37转动后带动搅拌棍38转动，搅拌棍38转动后，所述搅拌桨39即可在搅拌槽40内进行搅拌，从而实现对搅拌槽40内的高导热性混合物原料进行搅拌，使其能够均匀混合并形成高导热性混合物，由此即可实现利用制备好的高导热性混合物进行导热片的模压成型工作。大大提高了导热片制备过程中的工作效率。

根据图9-10所示，所述驱动装置26和所述气泵43均连接控制器45，所述抓取外壳31的下表面、所述第一模具1上表面边沿、第二模具5上表面边沿均设置有传感器46；其中，所述第一模具1和第二模具5上表面边沿的传感器46为发射端，所述抓取外壳31下表面的传感器46为接收端，所述传感器46为红外感应器，所述接收端连接控制器45。

所述控制器45内还设有控制电路，所述红外感应器的接收端所接收的信号传输给控制电路，所述控制电路将电信号传输给控制芯片，所述控制芯片在进一步对所述气泵43和驱动装置26进行启动或关闭；

所述控制电路包括：电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18、电容C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8、三极管V1、V2、V3、V4、V5、V6、和二极管D1、D2、D3，

所述电阻R1的一端为输入端，所述电阻R1的另一端连接三极管V1的基极，所述三极管V1的集电极连接电阻R2，所述三极管V1的发射极连接电阻R3；

所述电阻R2的另一端连接电阻R4和二极管D1的阴极，所述电阻R3的另一端连接电容C1；

所述电阻R4的另一端连接二极管D4的阴极，所述二极管D4的阳极连接电阻R5，所述电阻R5和所述二极管D4的阳极之间还分别并联有电容C2和电阻R7，

所述电容C2的另一端连接三极管V2的基极，三极管V2的集电极连接二极管D2的阳极，三极管V2的发射极并联电阻R7；所述二极管D2的阳极和三极管V2的集电极之间分别并联有电阻R6、R9，所述电阻R6的另一端并联在所述电阻R4和二极管D4阴极之间；

所述电阻R9的另一端连接三极管V3的基极，所述三极管V3的集电极连接电容C3，所述电容C3的另一端分别连接二极管D1的阳极和二极管D2的阴极；

所述电阻R5的另一端并联电阻R8，所述电阻R8的另一端连接电容C4，所述电容C4和电阻R8之间并联三极管V2发射极，所述三极管V2的发射极还分别并联电阻R7和电阻R10；

所述电阻R10的另一端连接三极管V4的基极，所述三极管V4的集电极连接电容C5，所述电容C5的另一端连接电阻R11，所述电阻R11的另一端连接三极管V3的发射极，所述三极管V3的集电极并联在电容C3和电阻R17之间，三极管V4的发射极并联电容C4和电阻R16之间；

所述电容C3和电阻R17之间还分别并联有电阻R12和电阻R13，所述电阻R12的另一端连接电容C6，所述电容C6的另一端连接电容C7，所述电容C7的另一端并联在电容C4和电阻R16之间；

所述电容C4和电阻R16之间还并联电阻R15，所述电阻R15的另一端连接三极管V5的集电极，所述三极管V5的基极并联在所述电容C6和电阻R12之间，所述三极管V5的发射极连接电阻R13；

三极管V5的发射极和电阻R13之间还并联电阻R14，电阻R14 的另一端分别和电阻R17、电阻R16和电容C8并联二极管D3的阴极；

电容C8的另一端并联在电阻R15和三极管V5的集电极之间，所述二极管D3的阳极连接电阻R18，所述电阻R18的另一端为输出端。

工作时，首先信号通过电阻R1进行输入，电信号通过电阻R1后经三极管V1进行放大，并通过RC电路进行滤波后进入三极管V2，再经三极管V2进行放大后分别分为两路进入三极管V3和三极管V4进行整流，最后再经三极管V5输出，并通过二极管D3和电阻R8输出；由此得到的信号能够减少信号失真，提高信号传输过程中的稳定性，减少因数据信号失真造成数据丢包的情况，从而影响数据采集的准确性；进一步减少因数据的不准确造成控制异常的情况。

根据图11所示，进一步的，由于所述位移部的转动有限，因此会影响所述搅拌棍38的搅拌效率，因此，还可以在所述搅拌棍38上设置加速装置，所述加速装置固定在所述底座32上，所述加速装置包括第三齿轮47和第四齿轮49，所述第四齿轮49固定在所述搅拌棍38上，所述第三齿轮47啮合在所述第四齿轮49的轴线中心线下方；

所述第三齿轮47的轴向中心固定有转杆48，所述转杆48连接所述搅拌桨39，所述转杆48和所述搅拌棍38均通过轴承转动连接在所述底座32的侧壁上；

所述第三齿轮47的直径小于所述第四齿轮49的直径，由此即可实现所述第四齿轮49转动一个小角度，即可带动第三齿轮47转动一圈的目的；由此即可实现所述驱动装置26工作时，还能带动所述转杆48转动，并实现对所述搅拌槽40内进行搅拌的目的；由此即可大大提高导热片制备的效率。所述驱动装置优选为电机。

进一步的，所述平台还设置有模盖，所述模盖集合了所述第一模盖和所述第二模盖的结构，即所述模盖为第一模盖和第二模盖的结合体；所述模盖也设置有自动压盖装置，所述自动压盖装置包括了位移部和液压部，所述液压部用于对模盖进行下压，并使得模盖盖设在所述第一模具和第二模具的上表面；所述自动压盖装置的位移部设置在所述自动作业装置相对的一面，即所述自动压盖装置和所述自动作业装置分别设在所述第一模具和第二模具的两侧。

所述自动作业装置工作时，首先启动电源开关，并使得控制器通电，所述驱动装置和所述气泵待命工作，工作人员将高导热性混合物倒入所述第一模具的第一模槽内，启动自动压盖装置，使得模盖压盖在所述第一模具和第二模具的上方开口部，当第一模具内的高导热性混合物被模压成型后，利用所述自动作业装置将所述第一模具形成的工件取出，并移动和放入第二模具内进行二次模压成型，最终经多次模压成型后，拿出工件进行切割；切割后的工件若还需要进行多次模压成型，再接着放入所述第一模具或第二模具内进行模压成型，直到形成最终的导热片。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种采用模压制备石墨烯纤维取向排列的导热片的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，制备高导热性混合物；

步骤二，将高导热性混合物加入第一模具的第一模槽中，

步骤三，将第一模盖盖设在第一模具的第一模槽开口端；室温下，第一模盖对第一模具第一模槽内的高导热性混合物进行模压5~15min，形成第一方块；

步骤四，移开第一模盖，并将成型的第一方块取出第一模具的第一模槽内；

步骤五，将第一方块再次放入第二模具的第二模槽内，利用第二模盖对第一方块的两侧和顶部进行模压5~15min，并形成第二条形块；

步骤六，移开第二模盖，并将成型的第二条形块取出第二模具的第二模槽内；

步骤七，对第二条形块的长度方向进行切割，并形成多个第三条形块；

步骤八，沿第三条形块的取向方向切割并形成多个第四方块；

步骤九，将第四方块放入第二模具的第二模槽中，利用第二模盖的顶部和两侧的限厚块对第四方块进行模压5-15min，并形成第五方块；

步骤十，将第五方块取出第二模具的第二模槽，并置入烤箱固化0.8~1.6h；

步骤十一，将第五方块从烤箱中取出，并利用切片刀沿取向方向的垂直方向切片，最终得到厚度方向的取向导热片；

适用于模压制备石墨烯纤维取向排列的导热片的方法的模具，包括：第一模具和第二模具，所述第一模具和所述第二模具间隔设在平台上，所述平台上设有自动作业装置，所述自动作业装置位于所述第一模具和第二模具的一侧；

所述自动作业装置包括位移部和抓取部，所述位移部设在所述平台的上表面，所述抓取部连接所述位移部，所述位移部用于所述抓取部在所述第一模具和第二模具上方进行位移；

所述抓取部用于将所述第一模具和所述第二模具内的工件取出或放入；

所述位移部包括：第一活动板、第二活动板和第三活动板，

所述第一活动板的其中一端的下表面设有第一转轴，所述第一活动板的另一端上表面设有第一连杆；

所述第二活动板设为板状结构，所述板状结构上贯穿有第一活动槽，所述第一连杆位于所述第一活动槽内往复运动；

所述第三活动板设为板状结构，所述板状结构上贯穿有第二活动槽，所述第一转轴位于所述第二活动槽内往复运动；

所述第三活动板的下表面对称设有第二连杆，所述平台上间隔贯穿有两个第三活动槽，所述第三活动槽用于两个所述第二连杆往复运动，且所述第三活动槽用于所述位移部在所述平台上水平方向移动；

所述平台上还贯穿有圆形结构的第四活动槽，所述第四活动槽供所述第一转轴贯穿并且绕所述第四活动槽的轴向中心线旋转；

所述第一转轴远离所述第一活动板的一端连接转盘其中一端的上表面，所述转盘的下表面中心位置连接第二转轴，所述第二转轴远离所述转盘的一端连接驱动装置的转子端；

所述平台上还设有U型架，所述U型架的开口朝向移动部，并架设在所述移动部上方；所述U型架的U型槽口贯穿有两组第五活动槽，两个所述第五活动槽相互平行设置，并且和所述第三活动槽平行设置；

所述第二活动板的上表面两端对称设置有第四连杆，所述第四连杆在分别一一对应的在所述第五活动槽内往复运动，所述第一连杆和所述第四连杆的活动端均设置有挡块；

所述U型架和所述平台之间形成一个腔体，所述腔体靠近所述第一模具和第二模具的一侧设有抓取部，所述抓取部通过第五连杆连接所述第一活动板靠近所述第一模具和第二模具的一端。

2.如权利要求1所述的一种采用模压制备石墨烯纤维取向排列的导热片的方法，其特征在于，步骤八中的第四方块取向方向与第二模具的第二模槽长度方向一致。

3.如权利要求1所述的一种采用模压制备石墨烯纤维取向排列的导热片的方法，其特征在于，所述第一模具设为方形结构，所述方形结构其中一个面设置有第一模槽；

所述第一模盖用于盖设在第一模槽的开口端，并对第一模槽内倒入的所述高导热性混合物进行模压成型。

4.如权利要求1所述的一种采用模压制备石墨烯纤维取向排列的导热片的方法，其特征在于，所述第二模具设为方形结构，所述第二模具的其中一面设有第二模槽；

所述第二模盖用于盖设第二模槽的一面间隔设有限厚块，所述限厚块用于步骤九中对第四方块进行模压并形成第五方块。

5.如权利要求1所述的一种采用模压制备石墨烯纤维取向排列的导热片的方法，其特征在于，所述高导热性混合物包括基体树脂、碳纤维、导热性粉体的混合物。

6.如权利要求1所述的一种采用模压制备石墨烯纤维取向排列的导热片的方法，其特征在于，所述的第二模具的特征为凹凸型且两侧开口，两侧开口处可放置活动的限厚块；第二模具的第二模槽宽度与第一模具的宽度一致。

7.如权利要求1所述的一种采用模压制备石墨烯纤维取向排列的导热片的方法，其特征在于，

所述转盘的下表面设置有环形槽，所述环形槽的轴线中心线和所述第二转轴轴线中心线重合设置，所述环形槽用于支杆在槽内活动；

所述支杆远离所述环形槽的一端连接底座，所述底座和所述驱动装置固定在所述平台的下方，所述底座内设置有搅拌槽，所述搅拌槽用于混合高导热混合物；

所述底座还连接有搅拌装置，所述搅拌装置包括搅拌棍、第一齿轮和第二齿轮，所述第一齿轮固定在所述第二转轴的周向外壁，所述第二齿轮和所述第一齿轮啮合，且所述第二齿轮远离所述第一齿轮的一端轴向中心连接搅拌棍；

所述底座靠近所述驱动装置的一面设有贯穿孔，所述贯穿孔上设有轴承，所述轴承用于安装所述搅拌棍，并使所述搅拌棍延伸至所述搅拌槽内；

所述搅拌棍延伸至所述搅拌槽的一端设有搅拌桨；

所述搅拌槽远离所述轴承的一面设有料口，所述料口设有封闭门；

所述抓取部包括吸爪和抓取外壳，所述U型架上设置有气泵，所述抓取外壳用于固定所述吸爪，所述吸爪设置为多个，所述吸爪设在所述抓取外壳的下表面，所述抓取外壳通过第五连杆固定在所述第二活动板的一端；

所述吸爪通过管道连接气泵，所述吸爪的吸附口朝向所述第一模具的第一模槽或第二模具的第二模槽。

8.如权利要求7所述的一种采用模压制备石墨烯纤维取向排列的导热片的方法，其特征在于，所述驱动装置和所述气泵均连接控制器，所述抓取外壳的下表面、所述第一模具上表面边沿、第二模具上表面边沿均设置有传感器；其中，所述第一模具和第二模具上表面边沿的传感器为发射端，所述抓取外壳下表面的传感器为接收端，所述传感器为红外感应器，所述接收端连接控制器；

所述控制器内还设有控制电路，所述红外感应器的接收端所接收的信号传输给控制电路，所述控制电路将电信号传输给控制芯片，所述控制芯片在进一步对所述气泵和驱动装置进行启动或关闭；

所述控制电路包括：电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18、电容C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8、三极管V1、V2、V3、V4、V5、V6、和二极管D1、D2、D3，

所述电阻R1的一端为输入端，所述电阻R1的另一端连接三极管V1的基极，所述三极管V1的集电极连接电阻R2，所述三极管V1的发射极连接电阻R3；

所述电阻R2的另一端连接电阻R4和二极管D1的阴极，所述电阻R3的另一端连接电容C1；

所述电阻R4的另一端连接二极管D4的阴极，所述二极管D4的阳极连接电阻R5，所述电阻R5和所述二极管D4的阳极之间还分别并联有电容C2和电阻R7，

所述电容C2的另一端连接三极管V2的基极，三极管V2的集电极连接二极管D2的阳极，三极管V2的发射极并联电阻R7；所述二极管D2的阳极和三极管V2的集电极之间分别并联有电阻R6、R9，所述电阻R6的另一端并联在所述电阻R4和二极管D4阴极之间；

所述电阻R9的另一端连接三极管V3的基极，所述三极管V3的集电极连接电容C3，所述电容C3的另一端分别连接二极管D1的阳极和二极管D2的阴极；

所述电阻R5的另一端并联电阻R8，所述电阻R8的另一端连接电容C4，所述电容C4和电阻R8之间并联三极管V2发射极，所述三极管V2的发射极还分别并联电阻R7和电阻R10；

所述电阻R10的另一端连接三极管V4的基极，所述三极管V4的集电极连接电容C5，所述电容C5的另一端连接电阻R11，所述电阻R11的另一端连接三极管V3的发射极，所述三极管V3的集电极并联在电容C3和电阻R17之间，三极管V4的发射极并联电容C4和电阻R16之间；

所述电容C3和电阻R17之间还分别并联有电阻R12和电阻R13，所述电阻R12的另一端连接电容C6，所述电容C6的另一端连接电容C7，所述电容C7的另一端并联在电容C4和电阻R16之间；

所述电容C4和电阻R16之间还并联电阻R15，所述电阻R15的另一端连接三极管V5的集电极，所述三极管V5的基极并联在所述电容C6和电阻R12之间，所述三极管V5的发射极连接电阻R13；

三极管V5的发射极和电阻R13之间还并联电阻R14，电阻R14 的另一端分别和电阻R17、电阻R16和电容C8并联二极管D3的阴极；

电容C8的另一端并联在电阻R15和三极管V5的集电极之间，所述二极管D3的阳极连接电阻R18，所述电阻R18的另一端为输出端。

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