CN115417406A - 一种650-800mm的宽幅AFG材料的制备方法 - Google Patents

一种650-800mm的宽幅AFG材料的制备方法 Download PDF

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杨云胜
郭颢
束国法
蒋伟良
陈玲
陶勇
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Abstract

本发明公开了一种650‑800mm的宽幅AFG材料的制备方法，主要应用于75寸以上的OLED屏幕的散热，宽幅AFG材料包括芯层处的AFG层以及依次覆盖在AFG层表面的PET离型膜层和聚四氟乙烯防护层；本发明通过设置铆钉连接的方式，从而形成层间的连接，并且由于是金属铆钉而不是非金属连接方式。其在后续的表面离子化的过程中，会增加铆杆附近的离子化程度，从而获得更好的层间导热能力，以补偿多层重叠带来的层间导热缺失现象。按照本申请的重叠方式以及对重叠方式，以及采用表面离子化从而解决层间导热缺陷的技术方案，可以有效的解决现有宽幅AFG材料层间导热能力差的缺陷。

Description

一种650-800mm的宽幅AFG材料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种650-800mm的宽幅AFG材料的制备方法。
背景技术
物质的热传导方式主要分为两种，其中无机非金属材料的导热基体为声子导热的方式，热量的传导是通过晶格或晶体点阵的振动来实现的，晶格振动的能量是量子化的，晶格振动的量子称为声子，所以无机非金属材料的热传导是通过声子相互作用来实现的，即声子导热。高温时无机非金属材料中的电磁辐射热传的比重增大，也存在光子导热。
而在金属材料中，金属中的电子相互作用或碰撞是金属材料导热的主要形式，即电子导热。此外，由于金属晶格或点阵的振动，也存在少量的声子导热。
烯碳复合材料(AFG)作为一种新型的导热材料，其原理是在石墨片层中种植金属原子，通过金属原子产生的电子导热解决石墨层间导热的弊端，导热机理综合了金属材料与非金属材料，即既包括声子导热又包括电子导热，所以材料的纵向导热与横向导热性能均要优于均热板，且综合造价也低于传统的均热板。其微观结构单元是石墨片层结构，石墨片层上存在可以运动的由共轭电子组成的高活性的离域大π键，而石墨片层之间又是弱于非金属共价键的范德华作用力。导热机理是介于金属材料和非金属材料之间,既有声子导热，又有电子导热，为电子设备提供更薄和散热更优良的设计。
但现有的AFG材料受制于设备的工作能力以及100μm厚度的聚酰亚胺高分子膜的实际分切能力，一般只能做到400mm宽度或是以下，才能保证聚酰亚胺高分子膜不会发生破裂的缺陷。
发明内容
本发明的目的是为了解决以上现有技术的不足，提供一种650-800mm的宽幅AFG材料的制备方法，该种工艺方法可以利用现有400mm左右聚酰亚胺高分子层的制备能力，通过层间生成金属离子薄膜的方式，从而改善堆叠过程中产生的层间导热缺陷问题，从而制备出600mm以上宽度的宽幅AFG材料。
一种650-800mm的宽幅AFG材料的制备方法，应用于75寸以上的OLED屏幕的散热，宽幅AFG材料包括芯层处的AFG层以及依次覆盖在AFG层表面的PET离型膜层和聚四氟乙烯防护层；
制备方法包括以下步骤：
将聚酰亚胺高分子膜进行分切，分切后，将多个聚酰亚胺高分子膜分别进行碳化以及石墨化处理；石墨化处理完成之后，将聚酰亚胺高分子膜分切成50-80mm宽的窄条形状；将窄条沿30-50°的倾斜角度进行叠加，重叠后切除多余部分，制备呈650-800mm宽；切割完成后，在表面通过多个铆杆进行铆接，铆接完成后表面压平；
压平完成之后，在催化剂的作用下，在已完成石墨化以及叠加的聚酰亚胺高分子膜的表面种植金属离子；金属离子种植完成后，在上表面覆盖PET离型膜层，覆盖后进行热压压合，压合完成后涂覆聚四氟乙烯防护层。
进一步的，所述铆杆的材质为黄铜，主要利用黄铜较好的延展性以及相容性，从而即可以满足层间的连接要求，又可以在后续生成离子生长膜时，不与其他金属离子之间产生干涉。
进一步的，聚酰亚胺高分子膜在1200-1600℃下完成碳化，碳化完成后在2600℃完成石墨化；
石墨化完成后，按层堆叠，并在上下表面均涂覆粉末状金属，通过静电吸附的方式进行均匀分布，并保证粉末状金属能够附着在石墨化的表面上；通过惰性气体，在刻蚀催化剂的作用下，在表面形成可供金属离子生长的介孔结构，金属氧化物被还原形成离子从而在介孔结构内进行生长，生长的金属离子在铆杆附近会加速生长，从而形成更密集的薄膜结构，薄膜结构进一步补偿层间导热的缺陷。
进一步的，所述的惰性气体为Ar，其中采用Ar的主要目的是为了防止气体中的元素与金属元素产生反应，从而导致金属无法顺利还原，并生长离子进行有效的生长。
为了保证在每一个衍射角以及衍射峰均有相应的金属离子进行作用，一般而言，我们会选择物相衍射峰较宽的三种金属离子进行种植，其中最佳采用Ni、Mg以及Al离子的组合形式。在选择时，保证在衍射角2θ为45°、52°、77°处均能够出现特征峰,该种设计虽然不能有效的提高单一环境下的导热效率，但是可以提升整体材料的均衡性。
进一步的，所述的刻蚀催化剂为氧化铁、氧化铝、氧化镁或是水热条件下的聚四氟乙烯与氢氧化钠混合溶液。或是可以采用激光刻蚀、机械刻蚀等工艺，但是采用化学刻蚀的效果最佳，可以产生的介孔也最均匀，化学刻蚀主要采用碱性物质在水浴环境下，对石墨化的表面进行侵蚀即可。
进一步的，所述的粉末状金属包括NiO、MgO和Al2MgO4，其中对应产生的金属离子分别为Ni、Mg和Al。
有益效果：
本发明通过设置铆钉连接的方式，从而形成层间的连接，并且由于是金属铆钉而不是非金属连接方式。其在后续的表面离子化的过程中，会增加铆杆附近的离子化程度，从而获得更好的层间导热能力，以补偿多层重叠带来的层间导热缺失现象。
附图说明
图1是三个窄条之间通过部分铆钉相连时的结构示意图；
图2是三个窄条之间通过部分铆钉相连时的端部示意图。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例和附图对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
实施例：
一种650-800mm的宽幅AFG材料的制备方法，应用于75寸以上的OLED屏幕的散热，宽幅AFG材料包括芯层处的AFG层以及依次覆盖在AFG层表面的PET离型膜层和聚四氟乙烯防护层；
制备方法包括以下步骤：
将聚酰亚胺高分子膜进行分切，分切后，将多个聚酰亚胺高分子膜分别进行碳化以及石墨化处理；石墨化处理完成之后，将聚酰亚胺高分子膜分切成50-80mm宽的窄条形状；将窄条沿30-50°的倾斜角度进行叠加，重叠后切除多余部分，制备呈650-800mm宽；切割完成后，在表面通过多个铆杆进行铆接，铆接完成后表面压平；
聚酰亚胺高分子膜在1200-1600℃下完成碳化，碳化完成后在2600℃完成石墨化；
石墨化完成后，按层堆叠，并在上下表面均涂覆粉末状金属，粉末状金属包括NiO、MgO和Al2MgO4。
通过静电吸附的方式进行均匀分布，并保证粉末状金属能够附着在石墨化的表面上；通过惰性气体，在刻蚀催化剂的作用下，刻蚀催化剂为水热条件下的聚四氟乙烯与氢氧化钠混合溶液，通过表面浸润，从而在石墨化的表面刻蚀出可供金属离子生长的介孔结构，金属氧化物被还原形成离子从而在介孔结构内进行生长，生长的金属离子在铆杆附近会加速生长，从而形成更密集的薄膜结构，薄膜结构补偿层间导热的缺陷。从而获得层间导热能力不缺失的宽幅AFG材料。
导热能力检测数据如下：
Figure BDA0003870479770000051
由上表可知，本申请的机械性能与现有石墨烯导热材料类似，但是宽幅可以达到650-800mm，其中导热系数也提升至传统导热材料的1.5倍左右，达到了1200W/(m.k)左右，可以满足大屏乃至超大屏屏幕的使用要求。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种650-800mm的宽幅AFG材料的制备方法，应用于75寸以上的OLED屏幕的散热，其特征在于，宽幅AFG材料包括芯层处的AFG层以及依次覆盖在AFG层表面的PET离型膜层和聚四氟乙烯防护层；
制备方法包括以下步骤：
将聚酰亚胺高分子膜进行分切，分切后，将多个聚酰亚胺高分子膜分别进行碳化以及石墨化处理；石墨化处理完成之后，将聚酰亚胺高分子膜分切成50-80mm宽的窄条形状；将窄条沿30-50°的倾斜角度进行叠加，重叠后切除多余部分，制备呈650-800mm宽；切割完成后，在表面通过多个铆杆进行铆接，铆接完成后表面压平；
压平完成之后，在催化剂的作用下，在已完成石墨化以及叠加的聚酰亚胺高分子膜的表面种植金属离子；金属离子种植完成后，在上表面覆盖PET离型膜层，覆盖后进行热压压合，压合完成后涂覆聚四氟乙烯防护层。
2.根据权利要求1所述的一种650-800mm的宽幅AFG材料的制备方法，其特征在于，所述铆杆的材质为黄铜。
3.根据权利要求1所述的一种650-800mm的宽幅AFG材料的制备方法，其特征在于，聚酰亚胺高分子膜在1200-1600℃下完成碳化，碳化完成后在2600℃完成石墨化；
石墨化完成后，按层堆叠，并在上下表面均涂覆粉末状金属，通过静电吸附的方式进行均匀分布，并保证粉末状金属能够附着在石墨化的表面上；通过惰性气体，在刻蚀催化剂的作用下，在表面形成可供金属离子生长的介孔结构，金属氧化物被还原形成离子从而在介孔结构内进行生长，生长的金属离子在铆杆附近会加速生长，从而形成更密集的薄膜结构，薄膜结构进一步补偿层间导热的缺陷。
4.根据权利要求3所述的一种650-800mm的宽幅AFG材料的制备方法，其特征在于，所述的惰性气体为Ar。
5.根据权利要求3所述的一种650-800mm的宽幅AFG材料的制备方法，其特征在于，金属离子主要为金属氧化物还原形成的Ni、Mg以及Al离子。
6.根据权利要求1所述的一种650-800mm的宽幅AFG材料的制备方法，其特征在于，所述的刻蚀催化剂为氧化铁、氧化铝、氧化镁或是水热条件下的聚四氟乙烯与氢氧化钠混合溶液。
7.根据权利要求3所述的一种650-800mm的宽幅AFG材料的制备方法，其特征在于，所述的粉末状金属包括NiO、MgO和Al2MgO4，其中对应产生的金属离子分别为Ni、Mg和Al。
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