CN114096118A - 散热片及其制备方法、电子装置 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种散热片及其制备方法、电子装置。所述散热片呈片状，所述散热片包括第一石墨烯粉末，所述散热片还包括：铜‑石墨烯复合粉末，所述铜‑石墨烯复合粉末混合在所述第一石墨烯粉末内，所述铜‑石墨烯复合粉末由石墨烯‑铜粉和石墨烯粉末复合而成。本申请提供的散热片及其制备方法、电子装置的散热性能及疏水性能较好。
Description
技术领域
本申请涉及散热技术领域，具体涉及一种散热片及其制备方法、电子装置。
背景技术
石墨烯由于优异的热辐射性能，被制成贴片，应用于折叠手机的模组散热层。虽然通过改性等方式可以改变石墨烯的热辐射系数，但是模组中能够贴附石墨烯的区域并不充裕，并且石墨烯散热和均热性能的优越性主要体现在X和Y方向上，其在Z向的导热性能并不突出，也就意味着石墨烯越厚，散热性能越差。除此之外，水滴对于模组具有极大的破坏性，而折叠手机整机无法保证可靠地密封性，一旦模组进水，极易造成短路、腐蚀等不良。
因此，现有技术中的石墨烯制成的散热贴片的散热性能及防水(疏水)性能均有待进一步提高。
发明内容
因此，本申请提供一种散热性能及疏水性能较好的散热片及其制备方法、电子装置。
第一方面，本申请提供一种散热片，所述散热片呈片状，所述散热片包括第一石墨烯粉末，所述散热片还包括：
铜-石墨烯复合粉末，所述铜-石墨烯复合粉末混合在所述第一石墨烯粉末内，所述铜-石墨烯复合粉末由铜粉和石墨烯粉末复合而成。
在本申请一可选实施例中，所述铜-石墨烯复合粉末呈球形，所述铜-石墨烯复合粉末的直径为20-30μm。
在本申请一可选实施例中，在所述铜-石墨烯复合粉末中，铜粉与石墨烯粉末的质量比为(28-36)：(15-21)。
在本申请一可选实施例中，所述第一石墨烯粉末和所述铜-石墨烯复合粉末的质量比为(39-52):(8-15)。
在本申请一可选实施例中，所述第一石墨烯粉末的目数为625-1250目。
在本申请一可选实施例中，所述散热片包括均热层及多个形成在所述均热层上的微结构。
在本申请一可选实施例中，所述均热层的厚度为60-80μm。
在本申请一可选实施例中，每个所述微结构呈凸台状，定义每个所述微结构的平行于所述均热层的截面的第一宽度为a，第二宽度为b；定义每个所述微结构的高度为c；定义相邻的两个微结构之间的间距为d；则200μm<a<300μm，200μm<b<300μm，c>115μm，200μm<d<400μm。
第二方面，本申请还提供一种散热片的制备方法，包括：
提供原始石墨烯材料并将所述原始石墨烯材料粉碎，以制备第一石墨烯粉末及第二石墨烯粉末；
制备石墨烯-铜粉；
将所述石墨烯-铜粉与所述第二石墨烯粉末按一定比例复合形成铜-石墨烯复合粉末；
将所述铜-石墨烯复合粉末与所述第一石墨烯粉末振动混合，得到混合粉末；及
通过3D打印技术，将混合粉末打印制备成所述散热片。
在本申请一可选实施例中，在所述铜-石墨烯复合粉末中，铜粉与石墨烯粉末的质量比为(28-36)：(15-21)；所述第一石墨烯粉末和所述铜-石墨烯复合粉末的质量比为(39-52):(8-15)；所述散热片包括均热层及多个形成在所述均热层上的微结构；所述均热层的厚度为60-80μm；每个所述微结构呈凸台状，定义每个所述微结构的平行于所述均热层的截面的第一宽度为a，第二宽度为b；定义每个所述微结构的高度为c；定义相邻的两个微结构之间的间距为d；则200μm<a<300μm，200μm<b<300μm，c>115μm，200μm<d<400μm。
第三方面，本申请还提供一种电子装置，包括电子装置主体；所述电子装置主体包括一显示面板、形成在所述显示面板一表面上的第一背板；所述电子装置还包括如上所述的散热片，所述散热片设置在所述第一背板的远离所述显示面板的一表面上。
在本申请一可选实施例中，所述电子装置主体还包括缓冲层及支撑板，所述缓冲层形成在所述第一背板的远离所述显示面板的一表面上，所述支撑板形成在所述缓冲层的远离所述第一背板的一表面上，所述散热片形成在所述支撑板的远离所述缓冲层的一表面上。
在本申请一可选实施例中，所述散热片通过一粘胶层贴附在所述支撑板上。
本申请提供的散热片及其制备方法、电子装置，1)在制备石墨烯散热片时，加入了铜粉，通过气雾化方法将铜粉和部分石墨烯复合成球形度较好的铜-石墨烯复合粉末；由于铜在Z方向的导热性能良好，因此，将铜粉与石墨烯复合可以弥补石墨烯在Z方向上的导热性能不足，使各个方向上的均热效率得到提升，进而增强石墨烯散热片的散热性能；2)同时，通过3D打印技术制备具有特定的微结构的均热层，不仅可以增加散热片的表面积，提高热辐射的散热效率，还可以使水滴在散热片的表面形成Cassie润湿状态，达到主动防水的效果，进而提高所述散热片的疏水性能；3)将所述散热片形成在所述电子装置主体上，散热片的散热性能可以将所述电子装置主体产生的热量导出，使得电子装置具有良好的散热性能，散热片的防水及疏水性能还可以在一定程度上防止水进入电子装置内部，从而能够降低水对电子装置内部的电路的破坏和腐蚀，延长所述电子装置的使用寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本申请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单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本申请较佳实施例提供的电子装置的模块示意图。
图2为图1所示的散热片的俯视图。
图3为图2所示的散热片的立体图的局部放大图。
图4为图3所示的散热片的疏水示意图。
图5为图3所示的散热片中的铜-石墨烯复合粉末的场发射扫描电镜图。
图6为本申请较佳实施例提供的制备散热片的流程图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
本申请可以在不同实施中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。
本申请针对现有的石墨烯制成的散热片的散热性能及防水(疏水)性能不好的技术问题，在制备石墨烯散热片时，加入了铜粉，通过气雾化方法将铜粉和部分石墨烯复合成球形度较好的铜-石墨烯复合粉末；由于铜在Z方向的导热性能良好，将铜粉与石墨烯复合可以弥补石墨烯在Z方向上的导热性能不足，使各个方向上的均热效率得到提升，进而增强石墨烯散热片的散热性能；2)同时，通过3D打印技术制备具有特定的微结构的均热层，不仅可以增加散热片的表面积，提高热辐射的散热效率，还可以使水滴在散热片的表面形成Cassie润湿状态，达到主动防水的效果，进而提高所述散热片的疏水性能。
请参阅图1，本申请较佳实施例提供了一种电子装置1000，所述电子装置1000包括电子装置主体及散热片100，所述散热片100设置在所述电子装置主体上。在本实施例中，所述电子装置1000为显示装置，例如，显示屏、手机等。
具体地，所述电子装置主体包括一显示面板201、一形成在所述显示面板201的远离所述显示面板201的表面上的第一背板202。所述散热片100形成在所述第一背板202的远离所述显示面板201的表面上。
其中，所述显示面板201包括弯折区(图上未标号)、第一非弯折区(图上未标号)及第二非弯折区(图上未标号)，所述第一背板202位于所述显示面板201的所述第一非弯折区上。所述显示面板201的所述弯折区弯折后，所述显示面板201的所述第二非弯折区与所述第一非弯折区部分重叠。
进一步地，所述电子装置主体还包括一缓冲层203及一形成在所述缓冲层203上的支撑板204，所述缓冲层203形成在所述第一背板202的远离所述显示面板201的表面上，所述支撑板204形成在所述缓冲层203的远离所述第一背板202的表面上，所述散热片100形成在所述支撑板204的远离所述缓冲层203的表面上。
在本实施例中，所述散热片100通过一粘胶层黏附在所述支撑板204上。在其他实施例中，所述散热片100还可以通过3D打印技术直接打印在所述支撑板204上。
具体地，所述电子装置主体还包括一形成在所述显示面板201的第二非弯折区上的第二背板205及一形成所述支撑板204一端的加强板206。所述显示面板201的所述弯折区弯折后，所述第二背板205贴附在所述加强板206上。
具体地，所述电子装置主体还包括一形成在所述显示面板201的远离所述第一背板202的光学功能层207、一形成在所述光学功能层207上的粘结层208及一形成在所述粘结层208上的盖板209。
在本申请一可选实施例中，所述光学功能层207为偏光层。在其他实施例中，所述光学功能层207的种类并不局限于偏光层，可以根据实际需要进行设置与选择。
其中，所述粘结层208透光。在本申请一可选实施例中，所述粘结层208的材质为光学透明胶(Optical Clear Adhesive，OCA)。其中，OCA是一种用于胶结透明光学元件的特种粘胶剂，具有无色透明、光透过率在90％以上、胶结强度良好，可在室温或中温下固化，且有固化收缩小等特点。当OCA作为粘结胶铺满所述光学功能层207，OCA具有很好的光透过率，对显示面板的显示效果影响较小。
其中，所述盖板209的两端凸出于所述粘结层208，以避免所述粘结层208裸露。其中，所述盖板209通常由玻璃或其他透明材料制成。
具体地，请参阅图2及图3，所述散热片100包括均热层10及多个形成在所述均热层10上的微结构20。多个所述微结构20呈阵列排布在所述均热层10上。
在本申请一可选实施例中，所述均热层10的厚度为60-80μm。其中，将所述均热层10的厚度控制在60-80μm之间，以使得所述均热层10中的石墨烯具有较合适的厚度，进而保证所述散热片100中的石墨烯具有较好的散热性能。
在本申请一可选实施例中，每个所述微结构20呈凸台状，定义每个所述微结构20的平行于所述均热层10的截面的第一宽度为a，第二宽度为b；定义每个所述微结构20的高度为c；定义相邻的两个微结构20之间的间距为d；则200μm<a<300μm，200μm<b<300μm，c>115μm，200μm<d<400μm。其中，所述a、b及d满足200μm<a<300μm，200μm<b<300μm及200μm<d<400μm是为了保证水滴40(见图5)在所述微结构20的表面形成Cassie润湿状态，达到主动防水的效果；所述c满足c>115μm是为了防止水滴坍塌破坏，导致防水失效。
优选地，a＝b＝250μm，c＝120μm，d＝250μm。
其中，请参阅图4，由于所述均热层10的表面上具有多个所述微结构20，所述微结构20不仅可以增加所述散热片100的表面积，进而提高热辐射的散热效率，还可以使所述水滴40在所述散热片100(具体地，为所述微结构20)的表面形成Cassie润湿状态，达到主动防水的效果，从而，赋予所述散热片100自主防水和清洁的功能，降低了整机发生不良的风险，提升了用户体验。
请再次参阅图3，所述散热片100呈片状。所述散热片100还包括第一石墨烯粉末及铜-石墨烯复合粉末，所述铜-石墨烯复合粉末混合在所述第一石墨烯粉末内，所述铜-石墨烯复合粉末由铜粉和石墨烯粉末复合而成。
其中，由于铜在Z方向的导热性能良好，因此，将铜粉与石墨烯复合可以弥补石墨烯在Z方向上的导热性能不足，使各个方向上的均热效率得到提升，进而增强散热片100的散热性能，从而实现所述电子装置1000的高效散热。
具体地，在本申请一可选实施例中，所述铜-石墨烯复合粉末呈球形，所述铜-石墨烯复合粉末的直径为20-30μm。
其中，呈球形的所述铜-石墨烯复合粉末的流动性好，可以提高3D打印产品的品质。另外，将所述铜-石墨烯复合粉末的直径控制在20-30μm之间，可以获得较好的球形度。
具体地，在本申请一可选实施例中，在所述铜-石墨烯复合粉末中，铜与石墨烯的质量比为(28-36)：(15-21)，以保证所述铜在所述铜-石墨烯复合粉末中的含量，进而保证所述散热架构100的Z向导热效率。
具体地，在本申请一可选实施例中，所述第一石墨烯粉末和所述铜-石墨烯复合粉末的质量比为(39-52):(8-15),以使铜与石墨烯紧密结合，提高所述散热片100的Z向导热效率。
具体地，在本申请一可选实施例中，所述第一石墨烯粉末的目数为625-1250目，以保证所述散热片100的均匀性和致密性。
请参阅图6，本申请还提供一种散热片100的制备方法，包括步骤：
步骤S1：提供原始石墨烯材料并将所述原始石墨烯材料粉碎，以得到第一石墨烯粉末及第二石墨烯粉末；
步骤S2：制备石墨烯-铜粉；
步骤S3：将所述石墨烯-铜粉与所述第二石墨烯粉末按一定比例复合形成铜-石墨烯复合粉末；
步骤S4：将所述铜-石墨烯复合粉末与所述第一石墨烯粉末振动混合，得到混合粉末；及
步骤S5：通过3D打印技术，将混合粉末打印制备成所述散热片100。
具体地，在步骤S1中，通过气流粉碎法制备所述第一石墨烯粉末及所述第二石墨烯粉末。当然，在其他实施例中，还可以通过机械粉碎的方法制备所述第一石墨烯粉末及所述第二石墨烯粉末。其中，所述第一石墨烯粉末及所述第二石墨烯粉末可以同时制备，也可以分别制备。
具体地，在本实施例中，所述气流粉碎的功率为20-22kw，气流压强为0.75-0.8MPa。
其中，所述第一石墨烯粉末及所述第二石墨烯粉末的目数为625-1250目。
通过气雾化法制备所述铜-石墨烯复合粉末，以保证所述散热片100的均匀性和致密性。
具体地，在步骤S2中，所述石墨烯-铜粉的制备方法如下：首先，提供另一原始石墨烯，并在另一原始石墨烯的表面电镀铜；其次，通过气流或机械粉碎表面电镀有铜的原始石墨烯，已得到所述石墨烯-铜粉。
具体地，在步骤S2中，在所述铜-石墨烯复合粉末中，铜与石墨烯粉的质量比为(28-36)：(15-21)，以保证所述铜在所述铜-石墨烯复合粉末中的含量，进而保证所述散热架构100的Z向导热效率。
具体地，在本实施例中，所述步骤S22的具体步骤为：首先，将所述石墨烯-铜粉与所述第二石墨烯粉末以60-80Hz，7000-8000N的振动力振动混合50-60min，其次，用电弧炉在真空中将混合后的石墨烯-铜粉-第二石墨烯粉末熔炼到1300-1400℃，再次通过气雾化、冷却得到直径为20-30μm的铜-石墨烯复合粉末。
具体地，由于在步骤S2中得到的所述铜-石墨烯复合粉末温度相对较高，因此，步骤S2还包括步骤：冷却所述铜-石墨烯复合粉末。
具体地，在步骤S4中，所述第一石墨烯粉末和所述铜-石墨烯复合粉末的质量比为(39-52):(8-15),以使铜与石墨烯紧密结合，提高所述散热片100的Z向导热效率。
具体地，在步骤S4中，所述铜-石墨烯复合粉末呈球形，所述铜-石墨烯复合粉末的直径为20-30μm。其中，呈球形的所述铜-石墨烯复合粉末的流动性好，可以提高3D打印产品的品质。另外，将所述铜-石墨烯复合粉末的直径控制在20-30μm之间，可以获得较好的球形度。
本申请提供的散热片及其制备方法、电子装置，1)在制备石墨烯散热片时，加入了铜粉，通过气雾化方法将铜粉和部分石墨烯复合成球形度较好的铜-石墨烯复合粉末；由于铜在Z方向的导热性能良好，因此，将铜粉与石墨烯复合可以弥补石墨烯在Z方向上的导热性能不足，使各个方向上的均热效率得到提升，进而增强石墨烯散热片的散热性能；2)同时，通过3D打印技术制备具有特定的微结构的均热层，不仅可以增加散热片的表面积，提高热辐射的散热效率，还可以使水滴在散热片的表面形成Cassie润湿状态，达到主动防水的效果，进而提高所述散热片的疏水性能；3)将所述散热片形成在所述电子装置主体上，散热片的散热性能可以将所述电子装置主体产生的热量导出，使得电子装置具有良好的散热性能，散热片的防水及疏水性能还可以在一定程度上防止水进入电子装置内部，从而能够降低水对电子装置内部的电路的破坏和腐蚀，延长所述电子装置的使用寿命。
以上对本申请实施例所提供的散热片及其制备方法、电子装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的技术方案及其核心思想；本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例的技术方案的范围。
Claims (12)
1.一种散热片，所述散热片呈片状，所述散热片包括第一石墨烯粉末，其特征在于，所述散热片还包括：
铜-石墨烯复合粉末，所述铜-石墨烯复合粉末混合在所述第一石墨烯粉末内，所述铜-石墨烯复合粉末由石墨烯-铜粉和石墨烯粉末复合而成。
2.如权利要求1所述的散热片，其特征在于，所述铜-石墨烯复合粉末呈球形，所述铜-石墨烯复合粉末的直径为20-30μm。
3.如权利要求1所述的散热片，其特征在于，在所述铜-石墨烯复合粉末中，铜粉与石墨烯粉末的质量比为(28-36)：(15-21)。
4.如权利要求1所述的散热片，其特征在于，所述第一石墨烯粉末和所述铜-石墨烯复合粉末的质量比为(39-52):(8-15)。
5.如权利要求1所述的散热片，其特征在于，所述第一石墨烯粉末的目数为625-1250目。
6.如权利要求1至5任一项所述的散热片，其特征在于，所述散热片包括均热层及多个形成在所述均热层上的微结构。
7.如权利要求6所述的散热片，其特征在于，所述均热层的厚度为60-80μm；每个所述微结构呈凸台状，定义每个所述微结构的平行于所述均热层的截面的第一宽度为a，第二宽度为b；定义每个所述微结构的高度为c；定义相邻的两个微结构之间的间距为d；则200μm<a<300μm，200μm<b<300μm，c>115μm，200μm<d<400μm。
8.一种散热片的制备方法，其特征在于，包括：
提供原始石墨烯材料并将所述原始石墨烯材料粉碎，以制备第一石墨烯粉末及第二石墨烯粉末；
制备石墨烯-铜粉；
将所述石墨烯-铜粉与所述第二石墨烯粉末按一定比例复合形成铜-石墨烯复合粉末；
将所述铜-石墨烯复合粉末与所述第一石墨烯粉末振动混合，得到混合粉末；及
通过3D打印技术，将混合粉末打印制备成所述散热片。
9.如权利要求8所述的散热片的制备方法，其特征在于，在所述铜-石墨烯复合粉末中，铜粉与石墨烯粉末的质量比为(28-36)：(15-21)；所述第一石墨烯粉末和所述铜-石墨烯复合粉末的质量比为(39-52):(8-15)；所述散热片包括均热层及多个形成在所述均热层上的微结构；每个所述微结构呈凸台状，定义每个所述微结构的平行于所述均热层的截面的第一宽度为a，第二宽度为b；定义每个所述微结构的高度为c；定义相邻的两个微结构之间的间距为d；则200μm<a<300μm，200μm<b<300μm，c>115μm，200μm<d<400μm。
10.一种电子装置，包括电子装置主体；所述电子装置主体包括一显示面板、形成在所述显示面板一表面上的第一背板；其特征在于，所述电子装置还包括如权利要求1至7任一项所述的散热片，所述散热片设置在所述第一背板的远离所述显示面板的一表面上。
11.如权利要求10所述的电子装置，其特征在于，所述电子装置主体还包括缓冲层及支撑板，所述缓冲层形成在所述第一背板的远离所述显示面板的一表面上，所述支撑板形成在所述缓冲层的远离所述第一背板的一表面上，所述散热片形成在所述支撑板的远离所述缓冲层的一表面上。
12.如权利要求11所述的电子装置，其特征在于，所述散热片通过一粘胶层贴附在所述支撑板上。
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