CN112867377A - 一种导热吸波体及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种导热吸波体及其制备方法和应用,其原材料采用由片状石墨粉和铁钴软磁合金组成的复合粉体;其中,所述复合粉体包括一体化学沉积在所述片状石墨粉上的铁钴软磁合金层;本发明的导热吸波体具有比普通常规的天然石墨膜具有更高的导热率,同时在2‑18GHz的频率范围内体现出吸波性能,因此可以作为电磁波屏蔽材料和/或导热材料,在电子通讯行业具有广泛的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种导热吸波材料,具体涉及一种导热吸波体,本发明还涉及了该导热吸波体的制备方法及其应用。
背景技术
随着电子产品的运算速度越来越快,功能越来越多,其集成程度和组装密度不断提高,导致其工作功耗和发热量的急剧增大;同时受高频化和高集成度趋势的影响,各种元器件间的电磁波干扰问题越来越严重,这使得散热和电磁屏蔽成为电子元器件必须解决的两大问题。对于散热方案,导热或散热材料往往被应用其中,以天然石墨、人工合成石墨、铜箔等材质最为常见,这些材质具有较高的导热率,从数百W/mK(铜箔或天然石墨膜)到2000W/mK(人工合成石墨膜)不等。对于抗电磁干扰,吸波材料这些年得到了广泛的应用,由于其能对电磁波进行吸收而不是反射,使其具有了导电类屏蔽材料不可代替的优点。在各类吸波材料中,铁钴软磁合金具备磁饱和强度高、磁导率高和矫顽力小等特点,在电子设备中得到广泛的应用。当电磁波入射到合金表面时,除了反射和透过之外,会有部分电磁波能量引发涡电流的产生进而转换成热能以达到消耗电磁波能量。
在目前的实际应用案例中,散热以及抗电磁干扰两类材料被分别同时使用,各司其职、分开设计和运用。如果将二者功能结合在一起,则可以同时解决电磁和散热的问题,为此,有人简单地将石墨膜和软磁合金薄膜用双面胶粘结在一起得到双层结构薄膜,这种结构能部分解决散热和屏蔽的问题。但是双层结构对厚度空间造成了影响,双面胶的采用也使导热率整体被拉低。
因此,有必要在有限的空间内设计和开发出一种兼具电磁波吸收和散热功能的新型材料来真正实现散热和吸波材料之间的一体复合。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的在于提供一种导热吸波体及其制备方法和应用,具有比普通常规的天然石墨膜具有更高的导热率,同时在2-18GHz的频率范围内体现出吸波性能,因此可以作为电磁波屏蔽材料和/或导热材料,在电子通讯行业具有广泛的应用前景。
本发明采用的技术方案如下:
一种导热吸波体,其原材料采用由片状石墨粉和铁钴软磁合金组成的复合粉体;其中,所述复合粉体包括一体化学沉积在所述片状石墨粉上的铁钴软磁合金层。
优选地,所述片状石墨粉预先通过膨化处理。
优选地,所述片状石墨粉的平均粒径范围为1-200微米。
优选地,所述铁钴软磁合金中Fe :Co的化学组成为: 10-95wt%:5-90wt%。
优选地,所述铁钴软磁合金层的厚度范围为1-100纳米。
优选地,所述导热吸波体的导热率大于常规天然石墨膜的导热率,同时在2-18GHz频率范围内具有吸波性。
优选地,一种如上所述导热吸波体的制备方法,包括如下操作步骤:
S10)、对片状石墨粉的表面进行活化,得到表面活化后的石墨粉;
S20)、在铁钴软磁合金前驱体溶液添加上述步骤S10)得到的石墨粉,其中,所述铁钴软磁合金前驱体溶液包括还原剂和螯合剂,所述铁钴软磁合金前驱体溶液中的Fe2+以及Co2+分别与螯合剂结合,并在还原剂的作用下被还原为一体化学沉积在石墨粉上的铁钴软磁合金层;
S30)、取出上述步骤S20)中的反应产物,过滤后清洗、干燥后得到所述复合粉体;
S40)、对上述步骤S30)中的复合粉体进行辊压制备得到复合膜,将该复合膜作为导热吸波体。
优选地,在所述步骤S10)中,将片状结构石墨粉放入PdCl2溶液中超声搅拌后进行干燥,得到表面活化后的石墨粉。
优选地,在所述步骤S20)中,铁钴软磁合金前驱体溶液包括CoSO4、FeSO4、NaH2PO2以及Na3C6H5O7的混合溶液,所述NaH2PO2作为还原剂,所述Na3C6H5O7作为螯合剂。
优选地,一种如上所述导热吸波体的应用,作为电磁波屏蔽材料和/或导热材料。
本发明创造性地提出在经预先经过膨化处理的天然石墨粉表面上通过一体化学沉积上铁钴软磁金属合金薄层得到同时具有吸波性能和优异导热性的复合粉体,然后通过常规的辊压制备获得呈连续性的复合膜,通过检测验证,该复合膜材料具有比普通常规的天然石墨膜具有更高的导热率,最高可以达到800 W/mK,同时在2-18GHz的频率范围内体现出吸波性能,因此可以作为电磁波屏蔽材料和/或导热(散热)材料,在电子通讯行业具有广泛的应用前景。
附图说明
图1是本发明具体实施方式下导热吸波体的制备方法步骤框图;
图2是本发明具体实施方式下导热吸波体断面的扫描电镜照片;
图3是本发明具体实施方式下导热吸波体的频率-反射率曲线图。
具体实施方式
本发明实施例公开了一种导热吸波体,其原材料采用由片状石墨粉和铁钴软磁合金组成的复合粉体;其中,复合粉体包括一体化学沉积在片状石墨粉上的铁钴软磁合金层。
本发明实施例还公开了一种导热吸波体的制备方法,包括如下操作步骤:
S10)、对片状石墨粉的表面进行活化,得到表面活化后的石墨粉;
S20)、在铁钴软磁合金前驱体溶液添加上述步骤S10)得到的石墨粉,其中,铁钴软磁合金前驱体溶液包括还原剂和螯合剂,铁钴软磁合金前驱体溶液中的Fe2+以及Co2+分别与螯合剂结合,并在还原剂的作用下被还原为一体化学沉积在石墨粉上的铁钴软磁合金层;
S30)、取出上述步骤S20)中的反应产物,过滤后清洗、干燥后得到复合粉体;
S40)、对上述步骤S30)中的复合粉体进行辊压制备得到复合膜,将该复合膜作为导热吸波体。
本实施例还公开了一种导热吸波体的应用,作为电磁波屏蔽材料和/或导热材料。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都应当属于本发明保护的范围。
本实施例提出了一种导热吸波体,其原材料采用由片状石墨粉和铁钴软磁合金组成的复合粉体,其导热率大于常规天然石墨膜的导热率,同时在2-18GHz频率范围内具有吸波性;其中,复合粉体包括一体化学沉积在片状石墨粉上的铁钴软磁合金层;优选地,在本实施方式中,片状石墨粉预先通过膨化处理,可直接从市场上直接购买得到,例如可采用青岛岩海碳材料有限公司的牌号为YH 100 - 800的膨胀石墨(通常包括浓酸和膨化处理);
优选地,在本实施方式中,片状石墨粉的平均粒径范围为1-200微米,更优选为10-50微米;铁钴软磁合金中Fe :Co的化学组成为: 10-95wt%:5-90wt%;铁钴软磁合金层的厚度范围为1-100纳米;具体可根据实际需要来对具体规格进行选择,本实施例对其没有具体限定之处。
请参见图1所示,本实施例中导热吸波体的制备方法,包括如下操作步骤:
S10)、对片状石墨粉的表面进行活化,得到表面活化后的石墨粉;其中,在本步骤中,将片状结构石墨粉放入0.006 mol/L 的PdCl2溶液中在45℃温度条件下进行超声搅拌30分钟,然后在110℃温度下进行干燥,得到表面活化后的石墨粉;
S20)、在铁钴软磁合金前驱体溶液添加上述步骤S10)得到的石墨粉,其中,铁钴软磁合金前驱体溶液包括0.01-0.1 mol/L的CoSO4、0.01-0.1 mol/L的FeSO4、0.1-0.3 mol/L的NaH2PO2以及0.1-0.3 mol/L的Na3C6H5O7的混合溶液,NaH2PO2作为还原剂,Na3C6H5O7作为螯合剂,通过添加氨水调节pH值在9左右,在60 ℃下超声搅拌60分钟,促进充分反应;其具体反应过程包括:FeSO4CoSO4溶液中的Fe2+以及CoSO4溶液中的Co2+分别与螯合剂Na3C6H5O7结合,并在还原剂NaH2PO2的作用下被还原为一体化学沉积在石墨粉上的铁钴软磁合金层;
S30)、取出上述步骤S20)中的反应产物,过滤后用去离子水清洗,在110℃温度下进行干燥后得到复合粉体;
S40)、对上述步骤S30)中的复合粉体进行辊压制备得到复合膜,将该复合膜作为导热吸波体;优选地,在本步骤中,辊压的实施工艺条件可以具体设置为:采用三辊轧压,辊表面温度在80-280摄氏度之间,然后在40-80 MPa线压力下压制,制备得到呈连续卷材状的复合膜,将该复合膜作为导热吸波体。
本申请人将通过上述制备方法制得的导热吸波体成品端面进行了扫描电镜观察,具体请参见图2所示的扫描电镜图;请进一步参见图3所示,本申请人还采用了导热吸波体的反射率测试设备将本实施制得的吸波体成品进行了频率-反射率曲线检测,图3中的横坐标为频率f,单位为GHz,纵坐标为反射率Reflectivity(简写为R),单位为dB,通过图3可明显看出,在目标频率时,反射率呈现为明显的波谷值,具有非常优异的吸波性能;可以作为电磁波屏蔽材料和/或导热(散热)材料。
对于本领域技术人员而言,显然本发明不限于上述示范性实施例的细节,而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下,能够以其他的具体形式实现本发明。因此,无论从哪一点来看,均应将实施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定,因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外,应当理解,虽然本说明书按照实施方式加以描述,但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案,说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见,本领域技术人员应当将说明书作为一个整体,各实施例中的技术方案也可以经适当组合,形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (10)
1.一种导热吸波体,其特征在于,其原材料采用由片状石墨粉和铁钴软磁合金组成的复合粉体;其中,所述复合粉体包括一体化学沉积在所述片状石墨粉上的铁钴软磁合金层。
2.根据权利要求1所述的导热吸波体,其特征在于,所述片状石墨粉预先通过膨化处理。
3.根据权利要求1或2所述的导热吸波体,其特征在于,所述片状石墨粉的平均粒径范围为1-200微米。
4.根据权利要求1所述的导热吸波体,其特征在于,所述铁钴软磁合金中Fe :Co的化学组成为: 10-95wt%:5-90wt%。
5.根据权利要求1或4所述的导热吸波体,其特征在于,所述铁钴软磁合金层的厚度范围为1-100纳米。
6.根据权利要求1所述的导热吸波体,其特征在于,所述导热吸波体的导热率大于常规天然石墨膜的导热率,同时在2-18GHz频率范围内具有吸波性。
7.一种如权利要求1-6之一所述导热吸波体的制备方法,其特征在于,包括如下操作步骤:
S10)、对片状石墨粉的表面进行活化,得到表面活化后的石墨粉;
S20)、在铁钴软磁合金前驱体溶液添加上述步骤S10)得到的石墨粉,其中,所述铁钴软磁合金前驱体溶液包括还原剂和螯合剂,所述铁钴软磁合金前驱体溶液中的Fe2+以及Co2+分别与螯合剂结合,并在还原剂的作用下被还原为一体化学沉积在石墨粉上的铁钴软磁合金层;
S30)、取出上述步骤S20)中的反应产物,过滤后清洗、干燥后得到所述复合粉体;
S40)、对上述步骤S30)中的复合粉体进行辊压制备得到复合膜,将该复合膜作为导热吸波体。
8.根据权利要求7所述的制备方法,其特征在于,在所述步骤S10)中,将片状结构石墨粉放入PdCl2溶液中超声搅拌后进行干燥,得到表面活化后的石墨粉。
9.根据权利要求7所述的制备方法,其特征在于,在所述步骤S20)中,铁钴软磁合金前驱体溶液包括CoSO4、FeSO4、NaH2PO2以及Na3C6H5O7的混合溶液,所述NaH2PO2作为还原剂,所述Na3C6H5O7作为螯合剂。
10.一种如权利要求1-6之一所述导热吸波体的应用,其特征在于,作为电磁波屏蔽材料和/或导热材料。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210528 |
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