CN111065175B - 石墨烯发热芯片、发热芯片的制备方法 - Google Patents
石墨烯发热芯片、发热芯片的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111065175B CN111065175B CN201911397116.2A CN201911397116A CN111065175B CN 111065175 B CN111065175 B CN 111065175B CN 201911397116 A CN201911397116 A CN 201911397116A CN 111065175 B CN111065175 B CN 111065175B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- graphene
- layer
- insulating layer
- rack
- heating
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 123
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 118
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 title claims abstract description 100
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims description 11
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 33
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 33
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 claims abstract description 29
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 claims abstract description 29
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 23
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 claims abstract description 17
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 27
- 239000004831 Hot glue Substances 0.000 claims description 20
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 15
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 13
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 11
- IMUDHTPIFIBORV-UHFFFAOYSA-N aminoethylpiperazine Chemical compound NCCN1CCNCC1 IMUDHTPIFIBORV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 10
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 10
- 239000004925 Acrylic resin Substances 0.000 claims description 9
- 229920000178 Acrylic resin Polymers 0.000 claims description 9
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 claims description 9
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims description 8
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 7
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 6
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 6
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 6
- 229930185605 Bisphenol Natural products 0.000 claims description 4
- XYFCBTPGUUZFHI-UHFFFAOYSA-N Phosphine Chemical compound P XYFCBTPGUUZFHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- IISBACLAFKSPIT-UHFFFAOYSA-N bisphenol A Chemical compound C=1C=C(O)C=CC=1C(C)(C)C1=CC=C(O)C=C1 IISBACLAFKSPIT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 claims description 4
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 4
- 238000011049 filling Methods 0.000 claims description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 4
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 claims description 4
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- -1 alkoxide compound Chemical class 0.000 claims description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 2
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 2
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 claims description 2
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 claims description 2
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 claims description 2
- 229920000620 organic polymer Polymers 0.000 claims description 2
- 229910000073 phosphorus hydride Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000006068 polycondensation reaction Methods 0.000 claims description 2
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 claims description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 2
- 238000002791 soaking Methods 0.000 claims description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 2
- HQYALQRYBUJWDH-UHFFFAOYSA-N trimethoxy(propyl)silane Chemical compound CCC[Si](OC)(OC)OC HQYALQRYBUJWDH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000009941 weaving Methods 0.000 claims description 2
- 239000002313 adhesive film Substances 0.000 claims 4
- DBMJMQXJHONAFJ-UHFFFAOYSA-M Sodium laurylsulphate Chemical compound [Na+].CCCCCCCCCCCCOS([O-])(=O)=O DBMJMQXJHONAFJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims 1
- 239000002390 adhesive tape Substances 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 10
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 239000012943 hotmelt Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B3/00—Ohmic-resistance heating
- H05B3/10—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor
- H05B3/12—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor characterised by the composition or nature of the conductive material
- H05B3/14—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor characterised by the composition or nature of the conductive material the material being non-metallic
- H05B3/145—Carbon only, e.g. carbon black, graphite
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B3/00—Ohmic-resistance heating
- H05B3/10—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor
- H05B3/18—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor the conductor being embedded in an insulating material
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B3/00—Ohmic-resistance heating
- H05B3/20—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater
- H05B3/34—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater flexible, e.g. heating nets or webs
- H05B3/36—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater flexible, e.g. heating nets or webs heating conductor embedded in insulating material
- H05B3/38—Powder conductors
Landscapes
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Adhesives Or Adhesive Processes (AREA)
Abstract
本发明涉及一种石墨烯发热芯片，由下至上包括第一绝缘层；反射层，位于第一绝缘层上表面；导电发热层，包括设于反射层上的发热元件和设于发热元件上方的散热件；发热元件由碳纤维网架和填充于碳纤维网架的石墨烯涂料构成，散热件为均匀铺设于发热元件表面的第一石墨烯齿条；覆盖于导电发热层的覆盖层，包括上层的导热绝缘层以及均匀铺设于导热绝缘层底面的第二石墨烯齿条；覆盖层至少有一部分的伸出部未覆盖于导电发热层上，使得导电发热层至少有一部分的裸露部上表面未被覆盖；第二绝缘层，位于覆盖层的上表面。该芯片为可拼接式的膜单元，适用性广，且具有优良的散热性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种发热芯片结构，更具体的说，特别涉及一种石墨烯发热芯片及该芯片的制备方法。
背景技术
发热芯片是直接将电能转换为热能的电子元件，主要应用在取暖、保暖、烘干、工业和管道加热及恒温设备等领域。石墨烯具有非常好的热传导性能，导热系数高达5300W/mK，是目前为止导热系数最高的碳材料，目前已有采用石墨烯制备的发热芯片，但这些发热芯片使用时固定尺寸，无法根据具体的不同大小的应用场景进行大小的调整，在使用较大面积时，往往需要在芯片两端设置电极连接，该操作繁琐且拼接效果差；另一方面，现有的石墨烯发热芯片的发热层和散热层之间通过粘合层粘结，导致其散热效果较差，影响芯片的散热效率。
发明内容
本发明的目的在于提出一种石墨烯发热芯片，该芯片为可拼接式的膜单元，适用性广，且具有优良的散热性能。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是一种石墨烯发热芯片，所述芯片由下至上包括
第一绝缘层；
反射层，位于所述第一绝缘层上表面；
导电发热层，包括设于所述反射层上的发热元件和设于所述发热元件上方的散热件；所述发热元件由碳纤维网架和填充于所述碳纤维网架的石墨烯涂料构成，所述散热件为均匀铺设于所述发热元件表面的第一石墨烯齿条；
覆盖于所述导电发热层的覆盖层，包括上层的导热绝缘层以及均匀铺设于所述导热绝缘层底面的第二石墨烯齿条；所述覆盖层至少有一部分的伸出部未覆盖于所述导电发热层上，使得所述导电发热层至少有一部分的裸露部上表面未被覆盖层覆盖；
第二绝缘层，位于所述覆盖层的上表面。
进一步的，所述第一绝缘层下表面的一侧设有下预贴膜，所述第二绝缘层上表面的一侧设有上预贴膜。
进一步的，所述导电发热层还包括有导通层，所述导通层设于所述发热元件的下表面、对应所述伸出部的侧面和对应所述裸露部的侧面。
进一步的，对应所述伸出部侧的所述第一绝缘层向外延伸设有与伸出部相对应的第一延伸绝缘部；对应所述裸露部侧的所述第二绝缘层向外延伸设有与裸露部相对应的第二延伸绝缘部；所述下预贴膜设于所述第一绝缘层的第一延伸绝缘部下表面的一侧，所述上预贴膜设于同侧的所述第二绝缘层的上表面。
本发明另一方面还公开了一种石墨烯发热芯片的制备方法，包括以下步骤
1)按照设置的尺寸剪裁得第一绝缘层和第二绝缘层，按照设置的尺寸剪裁得碳纤维网架；
2)在第一绝缘层的上表面通过热熔胶粘合反射层，冷却；在冷却后的反射层上表面均匀涂覆到制备好的导通层溶液，待导通层冷却凝固后，通过热熔胶将碳纤维网架粘合在冷却后的反射层的上表面，并将石墨烯涂料填充至碳纤维网架，凝固24小时形成初始导电发热层；随后在初始导电发热层的两侧边涂覆导通层溶液；通过多孔点胶头将第一石墨烯齿条溶液均匀点涂于初始导电发热层的上表面，形成导电发热层；
3)在所述第二绝缘层的下表面涂覆导热绝缘层材料，凝固，通过多孔点胶头将第二石墨烯齿条溶液点涂于导热绝缘层的表面，冷却，形成上盖面；
4)将步骤3)上盖面的第二石墨烯齿条面的侧边或四角涂覆热熔胶，且覆盖至所述第一石墨烯齿条上方，粘合，冷却；其中所述上盖面和导电发热层的两侧有部分未重叠的部位；
5)在所述伸出部和裸露部的端部边缘粘贴可撕式贴纸或热熔胶膜。
本发明的石墨烯发热芯片通过上下层相互错位的结构实现拼接，拼接操作简单、适用性广；其中的导电发热层和覆盖层的石墨烯齿条相互插接形成多点式、高比表面积的散热结构，使得该芯片具有优异的散热效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可根据这些附图获得其他的附图。
图1为石墨烯发热芯片的第一种实施方式的分层结构示意图；
图2为石墨烯发热芯片的第一种实施方式的整体结构示意图；
图3为石墨烯发热芯片的第二种实施方式的分层结构示意图；
图4为石墨烯发热芯片的第三种实施方式的整体结构示意图；
图5为石墨烯发热芯片的两种拼接结构示意图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
图1-2示出了一种石墨烯发热芯片，所述芯片由下至上包括
第一绝缘层11；
反射层12，位于所述第一绝缘层11上表面；
导电发热层13，包括设于所述反射层12上的发热元件和设于所述发热元件上方的散热件；所述发热元件由碳纤维网架132和填充于所述碳纤维网架132的石墨烯涂料133构成，所述散热件为均匀铺设于所述发热元件表面的第一石墨烯齿条134；
覆盖于所述导电发热层13的覆盖层14，包括上层的导热绝缘层140以及均匀铺设于所述导热绝缘层140底面的第二石墨烯齿条141；所述覆盖层14至少有一部分的伸出部142未覆盖于所述导电发热层13上，使得所述导电发热层13至少有一部分的裸露部135上表面未被覆盖层覆盖；
第二绝缘层15，位于所述覆盖层14的上表面。
在一些具体的示例中，所述石墨烯涂料133由石墨烯粉体加入改性丙烯酸树脂乳液制成，通过石墨烯粉末混合改性丙烯酸树脂乳液使石墨烯涂料与碳纤维网架粘合牢固；所述导热绝缘层140由氧化石墨烯分散液加入氮化铝粉制成，该配方制备的导热绝缘层具有极佳的绝缘导热效果使得本发明芯片使用安全，传热效率更佳；所述热绝缘层140的厚度为0.5-10μm。
所述第一石墨烯齿条134和第二石墨烯齿条141由纳米尺寸的石墨烯碎片与溶剂混合制成的溶液点涂而成；该处所述的纳米尺寸为1-100nm范围。所述溶剂包括二甲基甲酰胺溶剂和氨基乙基哌嗪，添加的氨基乙基哌嗪作为固化剂使用，使得齿条在具有塑形效果；所述第一石墨烯齿条134和第二石墨烯齿条141的直径为10-45μm，厚度为100-400μm。所述第一石墨烯齿条(134)的齿条之前间距为0.8L-1L，第二石墨烯齿条(141)的齿条之前间距为0.8L-1L，使得齿条支架相互固定插接。本发明通过上下层的石墨烯齿条在拼接时相互卡合具有一定的固定效果，在拼接时可直接将相邻的芯片的伸出部和裸露部相扣合即可。此外，通过石墨烯齿条的设置增大该层的比表面积，从而扩大散热面积，从结构上进一步提高散热效率。
而再另一个改进的实施例中，所述第一绝缘层11下表面的一侧设有下预贴膜17，所述第二绝缘层15上表面的一侧设有上预贴膜16，可通过预贴膜进一步固定。所述上预贴膜16和下预贴膜17为可撕式胶贴或热熔胶膜；将当采用热熔胶膜时，在拼接时通过热熔枪加热热熔胶膜即可实现粘接。
还需要说明的是，所述第一绝缘层11和第二绝缘层15采用有机聚合物材料制成，本发明所述的绝缘层是指导热电绝缘层，具体材料选用本领域常用材料即可。所述反射层12为纳米银粒子纤维膜，所述纳米银粒子纤维膜采用纤维状纳米银、三甲氧基丙基硅烷、磷化氢以及醇盐化合物经过水解、缩聚反应后得到；通过发射层的设置将芯片底部的热能量向上反射，从上面进行散热，避免热量损失。
在一些具体的示例中，上预贴膜和下预贴膜包括以下技术方案：对应所述伸出部142侧的所述第二绝缘层15上表面设有向外延展的上预贴膜16，对应所述裸露部135侧的所述第一绝缘层11下表面设有向外延展的下预贴膜17；或者，对应所述伸出部142侧的所述第二绝缘层15上表面设有向外延展的上预贴膜16，对应所述伸出部142侧的所述第一绝缘层11下表面设有向外延展的下预贴膜17；或者，对应所述裸露部135侧的所述第二绝缘层15上表面设有向外延展的上预贴膜16，对应所述裸露部135侧的所述第一绝缘层11下表面设有向外延展的下预贴膜17。在拼接完成时，直接将上预贴膜和下预贴膜粘至相邻芯片的上下绝缘层表面即可。
在一个实施例中，如图3所示，所述导电发热层13还包括有导通层136，所述导通层136设于所述发热元件130的下表面、对应所述伸出部142的侧面和对应所述裸露部135的侧面。所述导通层136采用金、银、铜、铝中任一材料制成，所述导通层136的厚度为0.5-2mm。导通层的设置进一步保证电能传递，侧边的导通层在拼接时与相邻芯片的侧边导通层相接触，实现电连接。
需要说明的是，本发明的石墨烯发热芯片在需要相互拼接时，通过相邻芯片的伸出部和裸露部相互拼接，而在不需要相互拼接时，则可将多余的伸出部和裸露部裁剪或保留。又一个实施例中，如图4所示，对应所述伸出部142侧的所述第一绝缘层11向外延伸设有与伸出部142相对应的第一延伸绝缘部110；对应所述裸露部135侧的所述第二绝缘层15向外延伸设有与裸露部135相对应的第二延伸绝缘部150；所述下预贴膜16设于所述第一绝缘层11的第一延伸绝缘部110下表面的一侧，所述上预贴膜17设于同侧的所述第二绝缘层15的上表面。在不需要拼接使用时，可将第一延伸绝缘部110和伸出部相贴合，并通过预贴膜粘接；将第二延伸绝缘部150与裸露部相贴合，并通过预贴膜粘接；即本发明石墨烯芯片在拼接和不拼接时的结构均合理简单，保证其具有的优异发热散热效果。在需要接入电极时，则通过电线连接至导电发热层即可。
本发明所述的石墨烯发热芯片可实现X轴向的首尾衔接式拼接，也可按照本发明原理上进行Y轴向的衔接结构的改进，此外还可在本发明原理的基础上将发热芯片进行转弯式、迂回式的拼接，以满足不同使用场景。在一个迂回式拼接的石墨烯发热芯片的技术方案中，所述伸出部142和裸露部135的表面均为正方形构造，拼接结构如图5b所示，又如5a所示的回字形。
本发明的一个具体示例还公开了上述的石墨烯发热芯片的制备方法，包括以下步骤
1)按照设置的尺寸剪裁得第一绝缘层和第二绝缘层，按照设置的尺寸剪裁得碳纤维网架；
2)在第一绝缘层的上表面通过热熔胶粘合反射层，冷却；在冷却后的反射层上表面均匀涂覆到制备好的导通层溶液，待导通层冷却凝固后，通过热熔胶将碳纤维网架粘合在冷却后的反射层的上表面，并将石墨烯涂料填充至碳纤维网架，凝固24小时形成初始导电发热层；随后在初始导电发热层的两侧边涂覆导通层溶液；通过多孔点胶头将第一石墨烯齿条溶液均匀点涂于初始导电发热层的上表面，形成导电发热层；
3)在所述第二绝缘层的下表面涂覆导热绝缘层材料，凝固，通过多孔点胶头将第二石墨烯齿条溶液点涂于导热绝缘层的表面，冷却，形成上盖面；
4)将步骤3)上盖面的第二石墨烯齿条面的侧边或四角涂覆热熔胶，且覆盖至所述第一石墨烯齿条上方，粘合，冷却；其中所述上盖面和导电发热层的两侧有部分未重叠的部位；
5)在未重叠的伸出部和裸露部的端部边缘粘贴可撕式贴纸或热熔胶膜。
在一些具体的技术方案中，所述导通层溶液采用下述重量份数的原料混合而成：导电银浆30-40份、双酚环氧树脂25-35份和氨基乙基哌嗪1-3份；
所述石墨烯涂料由石墨烯粉体经过乙醇水溶液浸泡1-5小时后，加入改性丙烯酸树脂乳液充分混合并搅拌形成，其中石墨烯粉体、乙醇水溶液和改性丙烯酸树脂乳液的配比为0.5-1mg：0.8ml：0.8ml；
所述第一石墨烯齿条和第二石墨烯齿条溶液均由重量配比为1:1-2.5纳米尺寸的石墨烯碎片与溶剂混合制成；所述溶剂包括重量份数为10-20份的二甲基甲酰胺溶剂和0.5-2份的氨基乙基哌嗪混合而成；
所述碳纤维网架由碳纤维切割成丝状碳纤维后编织而成的0.05-0.1mm厚的网架；
所述导热绝缘层由配比为1ml：1.8mg的氧化石墨烯分散液、氮化铝粉混合制成。
试验例：本发明发热芯片的散热效果
1.试验芯片：采用下述原料配方a按照本发明所述石墨烯发热芯片的制备方法进行制备的芯片；石墨烯发热芯片所采用的原料配方a如下：
导通层溶液：导电银浆350g、双酚环氧树脂300g和氨基乙基哌嗪20g；
石墨烯涂料：石墨烯粉体920g、乙醇水溶液800ml和改性丙烯酸树脂乳液800ml；
第一石墨烯齿条和第二石墨烯齿条：石墨烯碎片100g、二甲基甲酰胺溶剂150g、氨基乙基哌嗪10g；
导热绝缘层：氧化石墨烯分散液100ml、氮化铝粉180mg。
2.对照芯片：采用下述原料配方b和制备方法制备的芯片；石墨烯发热芯片所采用的原料配方b如下：
导通层溶液：导电银浆350g、双酚环氧树脂300g和氨基乙基哌嗪20g；
石墨烯涂料：石墨烯粉体920g、乙醇水溶液800ml和改性丙烯酸树脂乳液800ml；
导热绝缘层：氧化石墨烯分散液100ml、氮化铝粉180mg；
制备方法：
1)按照设置的尺寸剪裁得第一绝缘层和第二绝缘层(该处和试验芯片均采用耐高温树脂--聚酰亚胺)，按照设置的尺寸剪裁得碳纤维网架；
2)在第一绝缘层的上表面通过热熔胶粘合反射层，冷却；在冷却后的反射层上表面均匀涂覆到制备好的导通层溶液，待导通层冷却凝固后，通过热熔胶将碳纤维网架粘合在冷却后的反射层的上表面，并将石墨烯涂料填充至碳纤维网架，凝固24小时形成导电发热层；随后在导电发热层的两侧边涂覆导通层溶液；
3)在所述第二绝缘层的下表面涂覆导热绝缘层材料，凝固，形成上盖面；
4)将步骤3)上盖面的底面的侧边或四角涂覆热熔胶，且覆盖至所述导电发热层上方，粘合；其中所述上盖面和导电发热层的两侧有部分未重叠的部位；
5)在所述伸出部和裸露部的端部边缘粘贴可撕式贴纸或热熔胶膜。
上述试验芯片和对照芯片相对应的各层厚度相同。
3.试验过程：
将对照芯片和试验芯片接入同一电源，放置于环境温度为10℃的相同空间。分别记录通电后使该芯片上表面温度达到25℃所需要的时间；继续通电加热至表面温度平衡，随后停止通电，测量芯片静置5分钟后的表面温度，采用红外线感温枪检测温度。每组试验6次，取平均值并进行比较。
4.实验结果：
结果如下表所示。
表1石墨烯芯片的传热效果测试结果
| 组别 | 达到25℃所需要的时间/s | 静置5分钟后的表面温度/℃ |
| 试验芯片 | 10.20 | 14.32 |
| 对照芯片 | 12.64 | 16.11 |
从实验结果可知，试验石墨烯芯片达到25℃所需要的时间更短，即具有更快的加热效率；在表面温度平衡后5分钟表面温度更低，即具有更佳的散热效果。
以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种石墨烯发热芯片，其特征在于，所述芯片由下至上包括
第一绝缘层（11）；
反射层（12），位于所述第一绝缘层（11）上表面；
导电发热层（13），包括设于所述反射层（12）上的发热元件和设于所述发热元件上方的散热件；所述发热元件由碳纤维网架（132）和填充于所述碳纤维网架（132）的石墨烯涂料（133）构成，所述散热件为均匀铺设于所述发热元件表面的第一石墨烯齿条（134）；
覆盖于所述导电发热层（13）的覆盖层（14），包括上层的导热绝缘层（140）以及均匀铺设于所述导热绝缘层（140）底面的第二石墨烯齿条（141）；所述覆盖层（14）至少有一部分的伸出部（142）未覆盖于所述导电发热层（13）上，使得所述导电发热层（13）至少有一部分的裸露部（135）上表面未被覆盖层（14）覆盖；
第二绝缘层（15），位于所述覆盖层（14）的上表面。
2.如权利要求1所述的石墨烯发热芯片，其特征在于，所述第一绝缘层（11）下表面的一侧设有下预贴膜（17），所述第二绝缘层（15）上表面的一侧设有上预贴膜（16）。
3.如权利要求1所述的石墨烯发热芯片，其特征在于，所述导电发热层（13）还包括有导通层（136），所述导通层（136）设于所述发热元件（130）的下表面、对应所述伸出部（142）的侧面和对应所述裸露部（135）的侧面；所述导通层（136）采用金、银、铜、铝中任一材料制成，所述导通层（136）的厚度为0.5-2mm。
4.如权利要求2所述的石墨烯发热芯片，其特征在于，对应所述伸出部（142）侧的所述第一绝缘层（11）向外延伸设有与伸出部（142）相对应的第一延伸绝缘部（110）；对应所述裸露部（135）侧的所述第二绝缘层（15）向外延伸设有与裸露部（135）相对应的第二延伸绝缘部（150）；
所述下预贴膜（17）设于所述第一绝缘层（11）的第一延伸绝缘部（110）下表面的一侧，所述上预贴膜（16）设于同侧的所述第二绝缘层（15）的上表面。
5.如权利要求1所述的石墨烯发热芯片，其特征在于，所述石墨烯涂料（133）由石墨烯粉体加入改性丙烯酸树脂乳液制成；所述导热绝缘层（140）由氧化石墨烯分散液加入氮化铝粉制成，所述导热绝缘层（140）的厚度为0.5-10μm。
6.如权利要求1所述的石墨烯发热芯片，其特征在于，所述第一石墨烯齿条（134）和第二石墨烯齿条（141）由纳米尺寸的石墨烯碎片与溶剂混合制成的溶液点涂而成；所述溶剂包括二甲基甲酰胺溶剂和氨基乙基哌嗪；所述第一石墨烯齿条（134）和第二石墨烯齿条（141）的直径L为10-45μm，厚度为100-400μm，所述第一石墨烯齿条（134）的齿条之间 间距为0.8L-1L，第二石墨烯齿条（141）的齿条之前间距为0.8L-1L。
7.如权利要求2所述的石墨烯发热芯片，其特征在于，所述上预贴膜（16）和下预贴膜（17）为可撕式胶贴或热熔胶膜；所述第一绝缘层（11）和第二绝缘层（15）采用有机聚合物材料制成；所述反射层（12）为纳米银粒子纤维膜，所述纳米银粒子纤维膜采用纤维状纳米银、三甲氧基丙基硅烷、磷化氢以及醇盐化合物经过水解、缩聚反应后得到。
8.如权利要求1所述的石墨烯发热芯片，其特征在于，所述伸出部（142）和裸露部（135）的表面均为正方形构造。
9.一种如权利要求3所述的石墨烯发热芯片的制备方法，包括以下步骤
1）按照设置的尺寸剪裁得第一绝缘层和第二绝缘层，按照设置的尺寸剪裁得碳纤维网架；
2）在第一绝缘层的上表面通过热熔胶粘合反射层，冷却；在冷却后的反射层上表面均匀涂覆制备好的导通层溶液，待导通层冷却凝固后，通过热熔胶将碳纤维网架粘合在冷却后的反射层的上表面，并将石墨烯涂料填充至碳纤维网架，凝固24小时形成初始导电发热层；随后在初始导电发热层的两侧边涂覆导通层溶液；通过多孔点胶头将第一石墨烯齿条溶液均匀点涂于初始导电发热层的上表面，形成导电发热层；
3）在所述第二绝缘层的下表面涂覆导热绝缘层材料，凝固，通过多孔点胶头将第二石墨烯齿条溶液点涂于导热绝缘层的表面，冷却，形成上盖面；
4）将步骤3）上盖面的第二石墨烯齿条面的侧边或四角涂覆热熔胶，且覆盖至所述第一石墨烯齿条上方，粘合，冷却；其中所述上盖面和导电发热层的两侧有部分未重叠的部位；
5）在所述伸出部和裸露部的端部边缘粘贴可撕式贴纸或热熔胶膜。
10.如权利要求9所述的石墨烯发热芯片的制备方法，其特征在于，所述导通层溶液采用下述重量份数的原料混合而成：导电银浆30-40份、双酚环氧树脂25-35份和氨基乙基哌嗪1-3份；
所述石墨烯涂料由石墨烯粉体经过乙醇水溶液浸泡1-5小时后，加入改性丙烯酸树脂乳液充分混合并搅拌形成，其中石墨烯粉体、乙醇水溶液和改性丙烯酸树脂乳液的配比为0.5-1mg：0.8ml：0.8ml；
所述第一石墨烯齿条和第二石墨烯齿条溶液均由重量配比为1:1-2.5纳米尺寸的石墨烯碎片与溶剂混合制成；所述溶剂包括重量份数为10-20份的二甲基甲酰胺溶剂和0.5-2份的氨基乙基哌嗪混合而成；
所述碳纤维网架由碳纤维切割成丝状碳纤维后编织而成的0.05-0.1mm厚的网架；
所述导热绝缘层材料由配比为1ml：1.8mg的氧化石墨烯分散液、氮化铝粉混合制成，所述氧化石墨烯分散液为由为0.39 mg/m L的石墨烯和十二烷基硫酸钠混合配置的分散液。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201911397116.2A CN111065175B (zh) | 2019-12-30 | 2019-12-30 | 石墨烯发热芯片、发热芯片的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201911397116.2A CN111065175B (zh) | 2019-12-30 | 2019-12-30 | 石墨烯发热芯片、发热芯片的制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111065175A CN111065175A (zh) | 2020-04-24 |
| CN111065175B true CN111065175B (zh) | 2021-10-29 |
Family
ID=70305037
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201911397116.2A Active CN111065175B (zh) | 2019-12-30 | 2019-12-30 | 石墨烯发热芯片、发热芯片的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111065175B (zh) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108231428A (zh) * | 2018-01-29 | 2018-06-29 | 广东明路电力电子有限公司 | 一种微孔导电片式电极及其加工工艺 |
| CN108811206A (zh) * | 2018-06-27 | 2018-11-13 | 四川省安德盖姆石墨烯科技有限公司 | 一种石墨烯发热芯片制作方法 |
| CN208158918U (zh) * | 2018-04-25 | 2018-11-27 | 罗林兴 | 一种石墨烯发热板 |
| CN109890094A (zh) * | 2019-03-15 | 2019-06-14 | 西安交通大学 | 一种高温发热膜及其制备方法 |
| CN110332589A (zh) * | 2019-07-18 | 2019-10-15 | 北京优意适科技有限公司 | 一种实现室内快速升温的石墨烯发热墙板及其制备工艺 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017123620A1 (en) * | 2016-01-12 | 2017-07-20 | 3M Innovative Properties Company | Heating tape and system |
-
2019
- 2019-12-30 CN CN201911397116.2A patent/CN111065175B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108231428A (zh) * | 2018-01-29 | 2018-06-29 | 广东明路电力电子有限公司 | 一种微孔导电片式电极及其加工工艺 |
| CN208158918U (zh) * | 2018-04-25 | 2018-11-27 | 罗林兴 | 一种石墨烯发热板 |
| CN108811206A (zh) * | 2018-06-27 | 2018-11-13 | 四川省安德盖姆石墨烯科技有限公司 | 一种石墨烯发热芯片制作方法 |
| CN109890094A (zh) * | 2019-03-15 | 2019-06-14 | 西安交通大学 | 一种高温发热膜及其制备方法 |
| CN110332589A (zh) * | 2019-07-18 | 2019-10-15 | 北京优意适科技有限公司 | 一种实现室内快速升温的石墨烯发热墙板及其制备工艺 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN111065175A (zh) | 2020-04-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR20110110353A (ko) | 태양 전지 셀의 접속 방법 및 태양 전지 모듈 | |
| CN102271907A (zh) | 导电性层合组件 | |
| CN107079531A (zh) | 一种电制热器及其制备方法 | |
| CN106604422A (zh) | 一种电制热器及其制备方法 | |
| CN107219949A (zh) | 一种触摸屏的绑定工艺 | |
| CN202143232U (zh) | 防火墙地暖的高效率碳晶发热片 | |
| CN111065175B (zh) | 石墨烯发热芯片、发热芯片的制备方法 | |
| CN206134673U (zh) | 用于吸收来自电子组件的能量的装置 | |
| CN111083816B (zh) | 石墨烯复合电热膜及其制备方法 | |
| CN104134719B (zh) | 太阳能电池模块的制造方法 | |
| CN208402321U (zh) | 一种复合型石墨散热片结构 | |
| CN207669898U (zh) | 一种石墨铜箔复合膜 | |
| CN210491528U (zh) | 一种同时具有高效导热和屏蔽效果的复合防护膜 | |
| CN208422896U (zh) | 一种用环氧树脂玻璃布封装的芯片 | |
| JP6511736B2 (ja) | 太陽電池モジュールの製造方法 | |
| CN207811642U (zh) | 一种单面自粘性的导热绝缘垫片及其组件、散热装置 | |
| JP2000182691A (ja) | 回路の接続部材及びこれを用いた接続方法 | |
| CN209546011U (zh) | 电子装置及其印刷电路板 | |
| CN113384195A (zh) | 扫地机器人及其加热模组 | |
| CN111946005A (zh) | 一种发热模块及具有其的发热地板 | |
| CN201947477U (zh) | Ptc加热器的铝管 | |
| CN216650336U (zh) | 具有电磁屏蔽功能的石墨片 | |
| CN206595880U (zh) | 用于变频器的高导热树脂涂层散热片 | |
| CN206476945U (zh) | 一种铝箔基材的导热双面胶带 | |
| CN205920773U (zh) | 强电连接件 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |