CN115139578A - 石墨烯导热膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种石墨烯导热膜的制备方法，包括如下步骤：制备所述石墨烯浆料；将所述石墨烯浆料涂布于基材上，烘烤，制备边缘氧化石墨烯薄膜；将所述边缘氧化石墨烯薄膜进行真空干燥，制备部分还原的边缘氧化石墨烯薄膜；将所述部分还原的边缘氧化石墨烯薄膜进行碳化，制备石墨烯薄膜；将所述石墨烯薄膜进行真空压制，制备所述石墨烯导热膜；其中，所述石墨烯浆料的pH值为7.5～8.5，包括质量百分比为2％～6％的边缘氧化石墨烯。本发明提供的石墨烯导热膜的制备方法以边缘氧化石墨烯为原料，并合理控制pH值，得到的浆料固含量高，能够通过涂布生产，便于量产，无需石墨化工艺，且制备得到的石墨烯导热膜具有较高的导热系数。

Description

石墨烯导热膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及功能薄膜材料技术领域，特别是涉及一种石墨烯导热膜及其制备方法。
背景技术
随着手机朝高性能、小型化的方向发展，芯片的发热量越来越大，受限于狭小的空间，热量易聚集形成热点，导致芯片不能正常工作，因而需要采用具有较高横向热导率的材料进行匀热。对于4G手机，该材料通常为人工石墨散热膜，其以聚酰亚胺薄膜为原料，通过碳化、石墨化、压延工艺制得。受限于聚酰亚胺薄膜原料，人工石墨散热膜的厚度有限(＜100微米)，无法应对5G手机芯片更高的发热量。石墨烯散热膜可以突破厚度的限制，满足5G手机芯片匀热的要求，因而得到了广泛的应用。
传统的石墨烯导热膜生产方法是以氧化石墨烯为原料，依次经过制浆、高压均质、涂布烘干、真空加热、碳化、石墨化、真空平压工序。其中，石墨化工艺是将已碳化的石墨烯膜置于温度高达3000℃左右的炉体中煅烧6-10小时。以氧化石墨烯为原料制备石墨烯导热膜的方法具备量产性，然而，该工艺温度高，处理时间长，能耗巨大，大幅增加石墨烯导热膜的成本，而且制备得到的石墨烯导热膜热导率受限。因此，亟需一种不包含石墨化工艺的制备高导热性的石墨烯导热膜的方法。
发明内容
基于此，本发明的目的是提供一种不包含石墨化工艺的制备高导热性的石墨烯导热膜的方法。本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
本发明的目的是提供一种石墨烯导热膜的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
制备所述石墨烯浆料；
将所述石墨烯浆料涂布于基材上，烘烤，制备边缘氧化石墨烯薄膜；
将所述边缘氧化石墨烯薄膜进行真空干燥，制备部分还原的边缘氧化石墨烯薄膜；
将所述部分还原的边缘氧化石墨烯薄膜进行碳化，制备石墨烯薄膜；
将所述石墨烯薄膜进行真空压制，制备所述石墨烯导热膜；
其中，所述石墨烯浆料的pH值为7.5～8.5，包括质量百分比为2％～6％的边缘氧化石墨烯。
在其中一个实施例中，所述边缘氧化石墨烯的晶格内部均为碳原子，晶格边缘带有含氧官能团。
在其中一个实施例中，所述边缘氧化石墨烯中氧原子含量为1wt％～10wt％。
在其中一个实施例中，所述边缘氧化石墨烯的片径为10μm～100μm。
在其中一个实施例中，将所述石墨烯浆料涂布于基材上之前，还包括将所述石墨烯浆料进行高压均质的步骤。
在其中一个实施例中，所述高压均质的压力为50MPa～500MPa，时间为10min～30min。
在其中一个实施例中，所述碳化的温度为1300℃～1500℃，时间为2h～6h。
在其中一个实施例中，所述真空压制的压力为20吨～1000吨，时间为2min～30min。
本发明的再一目的为提供一种石墨烯导热膜，采用所述的石墨烯导热膜的制备方法所制备。
在其中一个实施例中，所述石墨烯导热膜的厚度为100μm～300μm；及/或所述石墨烯导热膜的热导率≥1100W/mK；及/或所述石墨烯浆料的固含量为2wt％～6wt％。
相对于现有技术，本发明具有如下的优点及有益效果：
本发明提供的石墨烯导热膜的制备方法以边缘氧化石墨烯为原料，并合理控制pH值，得到的浆料固含量高，能够通过涂布生产，便于量产，无需石墨化工艺，且制备得到的石墨烯导热膜具有较高的导热系数。
附图说明
图1为一实施例的边缘氧化石墨烯的拉曼光谱图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将对本发明进行更全面的描述。下文给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
本发明中，涉及到数值区间，如无特别说明，上述数值区间内视为连续，且包括该范围的最小值及最大值，以及这种最小值与最大值之间的每一个值。进一步地，当范围是指整数时，包括该范围的最小值与最大值之间的每一个整数。此外，当提供多个范围描述特征或特性时，可以合并该范围。换言之，除非另有指明，否则本文中所公开之所有范围应理解为包括其中所归入的任何及所有的子范围。
本发明中的温度参数，如无特别限定，既允许为恒温处理，也允许在一定温度区间内进行处理。所述的恒温处理允许温度在仪器控制的精度范围内进行波动。
本发明的目的之一为提供一种石墨烯导热膜的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
制备所述石墨烯浆料；
将所述石墨烯浆料涂布于基材上，烘烤，制备边缘氧化石墨烯薄膜；
将所述边缘氧化石墨烯薄膜进行真空干燥，制备部分还原的边缘氧化石墨烯薄膜；
将所述部分还原的边缘氧化石墨烯薄膜进行碳化，制备石墨烯薄膜；
将所述石墨烯薄膜进行真空压制，制备所述石墨烯导热膜；
在其中一个示例中，所述石墨烯浆料的pH值为7.5～8.5。石墨烯浆料的pH值可以显著影响石墨烯的分散效果，当pH值小于7.5时，边缘氧化石墨烯片层间静电排斥力较弱，易团聚，其浆料稳定分散的固含量低，因而粘度较低，无法涂布；当pH值大于8.5时，过多的阳离子堆积在边缘氧化石墨烯表面会导致其絮凝，无法获得稳定分散的浆料。具体地，石墨烯浆料的pH值为7.5、7.6、7.7、7.8、7.9、8.0、8.1、8.2、8.3、8.4或8.5，优选地，石墨烯浆料的pH值为8～8.5。
在其中一个示例中，所述石墨烯浆料包括质量百分比为2％～6％的边缘氧化石墨烯，边缘氧化石墨烯的质量百分比可以显著影响石墨烯导热膜的厚度及成膜性。具体地，石墨烯浆料中边缘氧化石墨烯的质量百分比为2％、3％、4％、5％或6％，优选地，边缘氧化石墨烯的质量百分比为3％～6％。
在其中一个示例中，所述边缘氧化石墨烯的晶格内部均为碳原子，晶格边缘带有含氧官能团。晶格边缘的含氧官能团能够帮助边缘氧化石墨烯溶解，提高石墨烯浆料的固含量。具体地，晶格边缘的含氧官能团包括羧基、羟基、环氧基及羰基中的一种或多种。
在其中一个示例中，所述边缘氧化石墨烯中氧原子含量为1wt％～10wt％。边缘氧化石墨烯中的氧原子含量可以显著影响边缘氧化石墨烯在水中的分散性，进而影响浆料的固含量。具体地，边缘氧化石墨烯中氧原子含量为1wt％、2wt％、3wt％、4wt％、5wt％、6wt％、7wt％、8wt％、9wt％或10wt％。
在其中一个示例中，所述边缘氧化石墨烯的片径为10μm～100μm。边缘氧化石墨烯的片径可以显著影响石墨烯导热膜的导热性能。具体地，边缘氧化石墨烯的片径为10μm、20μm、30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm或100μm，优选地，边缘氧化石墨烯的片径为50μm～100μm。
在其中一个示例中，将所述石墨烯浆料涂布于基材上之前，还包括将所述石墨烯浆料进行高压均质的步骤。
在其中一个示例中，所述高压均质的压力为50MPa～500MPa，时间为10min～30min。高压均质可以提高石墨烯浆料的稳定性，将高压均质的压力和时间控制在上述范围内，有利于避免压力过低、时间过短无法提供足够的稳定性的问题，还有利于避免压力过高、时间过长引起的生产效率低、成本过高的问题。综合考虑性能与成本效率，将高压均质的压力和时间控制在上述范围内更为适宜。具体地，高压均质的压力为50MPa、100MPa、150MPa、200MPa、250MPa、300MPa、350MPa、400MPa、450MPa或500MPa；高压均质的时间为10min、20min或30min。
在其中一个示例中，所述碳化的温度为1300℃～1500℃，时间为2h～6h。将碳化的温度和时间控制在上述范围内，有利于温度过低、时间过短无法充分碳化的问题，还有利于避免温度过高、时间过长引起的生产效率低、成本过高的问题。综合考虑性能与成本效率，将碳化的温度和时间控制在上述范围内更为适宜。具体地，碳化的温度可以为1300℃、1400℃或1500℃；碳化的时间为2h、3h、4h、5h或6h。
在其中一个示例中，所述真空压制的压力为20吨～1000吨，时间为2min～30min。具体地，上述真空压制的压力可以为20吨、50吨、100吨、150吨、200吨、300吨、400吨、500吨、600吨、700吨、800吨、900吨或1000吨，时间可以为30min、25min、20min、15min、10min、5min或2min。
在其中一个示例中，所述石墨烯导热膜的制备方法包括以下步骤：
S110：制备石墨烯浆料，所述石墨烯浆料的pH值为7.5～8.5，包括质量百分比为2％～6％的边缘氧化石墨烯。
在其中一个示例中，采用真空搅拌的方法制备石墨烯浆料。
在其中一个示例中，采用氨水调节石墨烯浆料的pH值。
在其中一个示例中，所述边缘氧化石墨烯的晶格内部均为碳原子，晶格边缘带有含氧官能团。
在其中一个示例中，上述含氧官能团包括羧基、羟基、环氧基及羰基中的一种或多种。
在其中一个示例中，所述边缘氧化石墨烯中氧原子含量为1wt％～10wt％。具体地，所述边缘氧化石墨烯中氧原子含量为1wt％、2wt％、3wt％、4wt％、5wt％、6wt％、7wt％、8wt％、9wt％或10wt％。
在其中一个实施例中，所述边缘氧化石墨烯的片径为10μm～100μm。
S120：将所述石墨烯浆料进行高压均质，提高其分散稳定性。
在其中一个示例中，所述高压均质的压力为50MPa～500MPa。
在其中一个示例中，所述高压均质的时间为10min～30min。
S130：将所述石墨烯浆料涂布于基材上，烘烤，制备边缘氧化石墨烯薄膜。
在其中一个示例中，烘烤的温度为70℃～90℃。
在其中一个示例中，烘烤的时间为0.5h～1h。
S140：将所述边缘氧化石墨烯薄膜进行真空干燥，制备部分还原的边缘氧化石墨烯薄膜。
在其中一个示例中，所述真空干燥的温度为120℃～150℃。
在其中一个示例中，所述真空干燥的时间为3h～5h。
S150：将所述部分还原的边缘氧化石墨烯薄膜进行碳化，制备石墨烯薄膜。
在其中一个示例中，所述碳化的温度为1300℃～1500℃。
在其中一个示例中，所述碳化的时间为2h～6h。
S160：将所述石墨烯薄膜进行真空压制，制备石墨烯导热膜。
在其中一个示例中，所述真空压制的压力为20吨～1000吨。
在其中一个示例中，所述真空压制的时间为2min～30min。
在其中一个示例中，所述石墨烯导热膜的制备方法包括如下步骤：
1、将边缘氧化石墨烯分散于去离子水中，添加氨水调节pH值为7.5～8.5，在真空的条件下进行搅拌，得到石墨烯浆料；
2、将石墨烯浆料通过高压均质机，在50MPa-500MPa压力下，处理10分钟～30分钟，提高其分散稳定性；
3、将石墨烯浆料通过涂布机涂布于基材上，然后通过隧道炉在70℃～90℃的条件下烘烤0.5小时～1小时，继而收卷，得到边缘氧化石墨烯薄膜；
4、将边缘氧化石墨烯薄膜裁切成片状后放置于真空干燥箱，在120℃～150℃的条件下干燥3小时～5小时，得到部分还原的边缘氧化石墨烯薄膜；
5、将部分还原的边缘氧化石墨烯薄膜放置于碳化炉中在1300℃～1500℃的条件下碳化2小时～6小时，得到石墨烯薄膜；
6、将每两张石墨烯薄膜之间放一块镜面光滑的不锈钢片，堆叠于磨具中，通过真空平压机于20吨～1000吨压力下，进行真空压制2分钟～30分钟，得到石墨烯导热膜。
一实施例的石墨烯导热膜的制备方法以边缘氧化石墨烯为原料，并合理控制pH值，得到的浆料固含量高，能够通过涂布生产，便于量产，无需石墨化工艺，且制备得到的石墨烯导热膜具有较高的导热系数。
本发明还提供了一种石墨烯导热膜，采用上述的石墨烯导热膜的制备方法所制备。
在其中一个示例中，所述石墨烯导热膜通过石墨烯浆料制成，所述石墨烯浆料的pH值为7.5～8.5，包括质量百分比为2％～6％的边缘氧化石墨烯。
在其中一个示例中，采用氨水调节所述石墨烯浆料的pH值为7.5～8.5。
在其中一个示例中，所述边缘氧化石墨烯的晶格内部均为碳原子，晶格边缘带有含氧官能团。
在其中一个示例中，上述含氧官能团包括羧基、羟基、环氧基及羰基中的一种或多种。
在其中一个示例中，所述边缘氧化石墨烯中氧原子含量为1wt％～10wt％。具体地，所述边缘氧化石墨烯中氧原子含量为1wt％、2wt％、3wt％、4wt％、5wt％、6wt％、7wt％、8wt％、9wt％或10wt％。
在其中一个实施例中，所述边缘氧化石墨烯的片径为10μm～100μm。
在其中一个实施例中，所述石墨烯导热膜的厚度为100μm～300μm。
在其中一个示例中，所述石墨烯导热膜的热导率≥1100W/mK。
在其中一个示例中，所述石墨烯浆料的固含量为2wt％～6wt％。
上述石墨烯导热膜以边缘氧化石墨烯为原料，并合理控制pH值，得到的浆料固含量高，能够通过涂布生产，便于量产，制备过程无需石墨化工艺，且制备得到的石墨烯导热膜具有较高的导热系数。
以下为具体实施例。
实施例1：石墨烯导热膜的制备
制备方法包括以下步骤：
(1)将氧原子占比为10wt％、片径为10μm的边缘氧化石墨烯分散于去离子水中，添加氨水调节pH值至7.5，真空搅拌得到质量百分比为6％的边缘氧化石墨烯浆料；边缘氧化石墨烯的晶格内部均为碳原子，晶格边缘带有羧基和羟基；
(2)将边缘氧化石墨烯浆料通过高压均质机，在500MPa压力下，处理30分钟；
(3)将边缘氧化石墨烯浆料通过涂布机涂布于基材上，控制厚度为1.3cm，然后通过隧道炉在90℃的条件下烘烤1小时，继而收卷，得到边缘氧化石墨烯薄膜；
(4)将边缘氧化石墨烯薄膜裁切成片状后，每2片叠放在一起，置于夹具中，夹具通过紧固螺丝给予氧化石墨烯薄膜一定紧固力，并放置于真空干燥箱中在150℃的条件下处理5小时，得到部分还原的边缘氧化石墨烯薄膜；
(5)将部分还原的边缘氧化石墨烯薄膜放置于碳化炉中在1500℃的条件下处理6小时，得到石墨烯薄膜；
(6)将每两张石墨烯薄膜之间放一块镜面光滑的不锈钢片，堆叠于模具中，通过真空平压机在1000吨压力下，进行真空压制2分钟，得到石墨烯导热膜。
实施例2：石墨烯导热膜的制备
制备方法包括以下步骤：
(1)将氧原子占比为1wt％、片径为100μm的边缘氧化石墨烯分散于去离子水中，添加氨水调节pH值至8.5，真空搅拌得到质量百分比为3％的边缘氧化石墨烯浆料；
(2)将边缘氧化石墨烯浆料通过高压均质机，在50MPa压力下，处理10分钟，提高其分散稳定性；
(3)将边缘氧化石墨烯浆料通过涂布机涂布于基材上，控制厚度为1.5cm，然后通过隧道炉在70℃的条件下烘烤0.5小时，继而收卷，得到边缘氧化石墨烯薄膜；
(4)将边缘氧化石墨烯薄膜裁切成片状后，每10片叠放在一起，置于夹具中，夹具通过紧固螺丝给予氧化石墨烯薄膜一定紧固力，并放置于真空干燥箱中在120℃的条件下处理3小时，得到部分还原的边缘氧化石墨烯薄膜；
(5)将部分还原的边缘氧化石墨烯薄膜放置于碳化炉中在1300℃的条件下处理2小时，得到石墨烯薄膜；
(6)将每两张石墨烯薄膜之间放一块镜面光滑的不锈钢片，堆叠于模具中，通过真空平压机在20吨压力下，进行真空压制30分钟，得到石墨烯导热膜。
对比例1：石墨烯导热膜的制备
对比例1与实施例1的制备方法基本相同，区别在于：将实施例1的边缘氧化石墨烯替换为氧化石墨烯，采用制浆、涂布、碳化、石墨化、压延工艺制备石墨烯导热膜。
具体制备方法包括以下步骤：
(1)将氧化石墨烯分散于去离子水中，添加氨水调节pH值至7.5，真空搅拌得到质量百分比为6％的氧化石墨烯浆料；
(2)将氧化石墨烯浆料通过高压均质机，在500MPa压力下，处理30分钟，提高其分散稳定性；
(3)将氧化石墨烯浆料通过涂布机涂布于基材上，控制厚度为1.3cm，然后通过隧道炉在90℃的条件下烘烤1小时，继而收卷，得到氧化石墨烯薄膜；
(4)将氧化石墨烯薄膜裁切成片状后，每2片叠放在一起，置于夹具中，夹具通过紧固螺丝给予氧化石墨烯薄膜一定紧固力，并放置于真空干燥箱中在150℃的条件下处理5小时，得到部分还原的氧化石墨烯薄膜；
(5)将部分还原的边缘氧化石墨烯薄膜放置于碳化炉中在1500℃的条件下处理6小时，再于石墨化炉中在3000℃的条件下处理10小时，得到石墨烯薄膜；
(6)将每两张石墨烯薄膜之间放一块镜面光滑的不锈钢片，堆叠于模具中，通过真空平压机在1000吨压力下，进行真空压制2分钟，得到石墨烯导热膜。
对比例2：石墨烯导热膜的制备
对比例2与实施例2的制备方法基本相同，区别在于：将实施例2的边缘氧化石墨烯替换为氧化石墨烯，采用制浆、涂布、碳化、石墨化、压延工艺制备石墨烯导热膜。
制备方法包括以下步骤：
(1)将氧化石墨烯分散于去离子水中，添加氨水调节pH值至8.5，真空搅拌得到质量百分比为3％的氧化石墨烯浆料；
(2)将氧化石墨烯浆料通过高压均质机，在50MPa压力下，处理10分钟，提高其分散稳定性；
(3)将氧化石墨烯浆料通过涂布机涂布于基材上，控制厚度为1.5cm，然后通过隧道炉在70℃的条件下烘烤0.5小时，继而收卷，得到氧化石墨烯薄膜；
(4)将氧化石墨烯薄膜裁切成片状后，每10片叠放在一起，置于夹具中，夹具通过紧固螺丝给予氧化石墨烯薄膜一定紧固力，并放置于真空干燥箱中在120℃的条件下处理3小时，得到部分还原的氧化石墨烯薄膜；
(5)将部分还原的氧化石墨烯薄膜放置于碳化炉中在1300℃的条件下处理2小时，再于石墨化炉中在3000℃的条件下处理10小时，得到石墨烯薄膜；
(6)将每两张石墨烯薄膜之间放一块镜面光滑的不锈钢片，堆叠于模具中，通过真空平压机在20吨压力下，进行真空压制30分钟，得到石墨烯导热膜。
将实施例1～2采用的边缘氧化石墨烯进行拉曼光谱测试，测试结果如图1所示。石墨烯材料的拉曼光谱由若干峰组成，主要为G峰和D峰。出现在1580cm-1附近的由sp2碳原子的面内振动引起的G峰是石墨烯的主要特征峰，该峰能有效反映石墨烯的层数。D峰是石墨烯的无序振动峰，该峰出现的具体位置与激光波长有关，它是由于晶格振动离开布里渊区中心引起的，对应于石墨烯的晶格缺陷。D峰与G峰的强度比可用于表征石墨烯的晶格缺陷程度，该值越高，缺陷越多。图1中D峰与G峰的强度比为0.13，说明实施例1～2采用的边缘氧化石墨烯的缺陷较少。
将实施例1～2及对比例1～2制得的石墨烯导热膜进行厚度及导热系数测试，测试结果如下表1所示。其中，导热系数测试的测试标准为ASTM E1461。
表1.厚度及导热系数测试结果
石墨烯导热膜 厚度(μm) 导热系数(W/mK)
实施例1 100 1300
实施例2 300 1100
对比例1 100 1250
对比例2 300 1000
从上表1可知，实施例1～2的导热系数均显著高于对比例1～2。具体而言，从实施例1与对比例1、实施例2与对比例2的数据可以看出，本发明提供的石墨烯导热膜的制备方法以边缘氧化石墨烯为原料，并合理控制pH值，得到的浆料固含量高，能够通过涂布生产，便于量产，无需石墨化工艺，且制备得到的石墨烯导热膜具有较高的导热系数。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种石墨烯导热膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
制备所述石墨烯浆料；
将所述石墨烯浆料涂布于基材上，烘烤，制备边缘氧化石墨烯薄膜；
将所述边缘氧化石墨烯薄膜进行真空干燥，制备部分还原的边缘氧化石墨烯薄膜；
将所述部分还原的边缘氧化石墨烯薄膜进行碳化，制备石墨烯薄膜；
将所述石墨烯薄膜进行真空压制，制备所述石墨烯导热膜；
其中，所述石墨烯浆料的pH值为7.5～8.5，包括质量百分比为2％～6％的边缘氧化石墨烯。
2.如权利要求1所述的石墨烯导热膜的制备方法，其特征在于，所述边缘氧化石墨烯的晶格内部均为碳原子，晶格边缘带有含氧官能团。
3.如权利要求1所述的石墨烯导热膜的制备方法，其特征在于，所述边缘氧化石墨烯中氧原子含量为1wt％～10wt％。
4.如权利要求1所述的石墨烯导热膜的制备方法，其特征在于，所述边缘氧化石墨烯的片径为10μm～100μm。
5.如权利要求1～4任一项所述的石墨烯导热膜的制备方法，其特征在于，将所述石墨烯浆料涂布于基材上之前，还包括将所述石墨烯浆料进行高压均质的步骤。
6.如权利要求1～4任一项所述的石墨烯导热膜的制备方法，其特征在于，所述高压均质的压力为50MPa～500MPa，时间为10min～30min。
7.如权利要求1～4任一项所述的石墨烯导热膜的制备方法，其特征在于，所述碳化的温度为1300℃～1500℃，时间为2h～6h。
8.如权利要求1～4任一项所述的石墨烯导热膜的制备方法，其特征在于，所述真空压制的压力为20吨～1000吨，时间为2min～30min。
9.一种石墨烯导热膜，其特征在于，采用权利要求1～8任一项所述的石墨烯导热膜的制备方法所制备。
10.如权利要求9所述的石墨烯导热膜，其特征在于，所述石墨烯导热膜的厚度为100μm～300μm；及/或所述石墨烯导热膜的热导率≥1100W/mK；及/或所述石墨烯浆料的固含量为2wt％～6wt％。
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Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103663444A (zh) * 2013-12-17 2014-03-26 张家港康得新光电材料有限公司 一种散热用石墨烯复合膜及其制备方法
US20170021387A1 (en) * 2015-07-20 2017-01-26 Yi-Jun Lin Production of highly oriented graphene oxide films and graphitic films derived therefrom
US20170162291A1 (en) * 2015-12-03 2017-06-08 Aruna Zhamu Highly conducting and oriented graphene film and production process
CN107001047A (zh) * 2014-12-12 2017-08-01 株式会社Lg化学 部分氧化石墨烯及其制备方法
CN109179393A (zh) * 2018-11-05 2019-01-11 盐城师范学院 一种边缘功能化石墨烯的制备方法
CN110204214A (zh) * 2019-06-13 2019-09-06 浙江吉利控股集团有限公司 一种石墨烯基薄膜的制备方法
CN110745019A (zh) * 2019-10-09 2020-02-04 浙江绿源电动车有限公司 一种石墨烯导热塑料结构散热的电动车充电器
CN111055552A (zh) * 2019-06-08 2020-04-24 王雅静 一种高性能石墨烯膜的批量化制备方法、石墨烯膜及天线
CN111289487A (zh) * 2020-01-19 2020-06-16 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 一种石墨烯基表面增强拉曼散射衬底及其制备方法和应用
CN112028058A (zh) * 2020-08-28 2020-12-04 清华大学深圳国际研究生院 石墨烯复合导热膜的制备方法
CN112512287A (zh) * 2021-01-06 2021-03-16 泰兴挚富显示技术有限公司 一种高导热柔性石墨烯复合散热膜及其制备方法
CN113526957A (zh) * 2021-08-04 2021-10-22 德州宇航派蒙石墨烯科技有限责任公司 导热膜及其制备方法
CN113896535A (zh) * 2021-10-08 2022-01-07 江苏斯迪克新材料科技股份有限公司 一种石墨烯导热厚膜的制备方法
CN114573358A (zh) * 2022-01-26 2022-06-03 常州富烯科技股份有限公司 石墨烯导热膜、石墨烯导热片、制备方法及模具

Patent Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103663444A (zh) * 2013-12-17 2014-03-26 张家港康得新光电材料有限公司 一种散热用石墨烯复合膜及其制备方法
CN107001047A (zh) * 2014-12-12 2017-08-01 株式会社Lg化学 部分氧化石墨烯及其制备方法
US20170021387A1 (en) * 2015-07-20 2017-01-26 Yi-Jun Lin Production of highly oriented graphene oxide films and graphitic films derived therefrom
US20170162291A1 (en) * 2015-12-03 2017-06-08 Aruna Zhamu Highly conducting and oriented graphene film and production process
CN109179393A (zh) * 2018-11-05 2019-01-11 盐城师范学院 一种边缘功能化石墨烯的制备方法
CN111055552A (zh) * 2019-06-08 2020-04-24 王雅静 一种高性能石墨烯膜的批量化制备方法、石墨烯膜及天线
CN110204214A (zh) * 2019-06-13 2019-09-06 浙江吉利控股集团有限公司 一种石墨烯基薄膜的制备方法
CN110745019A (zh) * 2019-10-09 2020-02-04 浙江绿源电动车有限公司 一种石墨烯导热塑料结构散热的电动车充电器
CN111289487A (zh) * 2020-01-19 2020-06-16 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 一种石墨烯基表面增强拉曼散射衬底及其制备方法和应用
CN112028058A (zh) * 2020-08-28 2020-12-04 清华大学深圳国际研究生院 石墨烯复合导热膜的制备方法
CN112512287A (zh) * 2021-01-06 2021-03-16 泰兴挚富显示技术有限公司 一种高导热柔性石墨烯复合散热膜及其制备方法
CN113526957A (zh) * 2021-08-04 2021-10-22 德州宇航派蒙石墨烯科技有限责任公司 导热膜及其制备方法
CN113896535A (zh) * 2021-10-08 2022-01-07 江苏斯迪克新材料科技股份有限公司 一种石墨烯导热厚膜的制备方法
CN114573358A (zh) * 2022-01-26 2022-06-03 常州富烯科技股份有限公司 石墨烯导热膜、石墨烯导热片、制备方法及模具

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
陈连清;程国森;徐华诚;曹蒂薇;: "单层边缘功能化石墨烯的制备和表征", 中南民族大学学报(自然科学版) *

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