CN117135871A - 复合材料件及其加工方法、零部件和电子设备 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种复合材料件及其加工方法、零部件和电子设备，涉及电子技术领域。该复合材料件具有高强度、高导热和质量轻的特点，电子设备中零部件的至少一部分采用复合材料件进行加工，有利于提高零部件的结构强度和导热性能，同时降低零部件的质量。
Description
技术领域
本申请涉及电子技术领域，尤其涉及一种复合材料件及其加工方法、零部件和电子设备。
背景技术
在手机、平板电脑和笔记本电脑等电子设备内，通常设有各种用于承载电子设备内部的电路元件、且用于承受来自外部环境的冲击，对电路元件进行防护的零部件，例如，手机中的中框，笔记本电脑中的C壳和D壳等。因此，零部件具有高强度的需求。在此基础上，为了提高电子设备的散热效果以及达到电子设备的轻量化的目的，零部件又有高导热和质轻的需求。但现有的材料难以同时满足这些需求，有待于进一步改进。
发明内容
本申请实施例提供一种复合材料件及其加工方法、零部件和电子设备，复合材料件具有高强度、高导热和质量轻的特点，电子设备中零部件的至少一部分采用复合材料件进行加工，有利于提高零部件的结构强度和导热性能，同时降低零部件的质量。
为达到上述目的，本申请的实施例采用如下技术方案：
第一方面，本申请提供了一种复合材料件，包括：多层导热纤维增强布和导热结合层。多层导热纤维增强布堆叠设置；相邻的两层导热纤维增强布之间设置有导热结合层，且利用导热结合层粘接在一起，导热结合层包括树脂基体和导热填料，导热填料分布于树脂基体内，导热填料包括线状导热填料、片状导热填料和粒状导热填料中的至少两种形态的填料。
根据本申请实施例的复合材料件，质量轻，并且在复合材料件中，通过使得导热填料包括线状导热填料、片状导热填料和粒状导热填料中的至少两种形态的填料，不同形态的导热填料之间可以相互填补，增加导热填料之间的接触面积，提高导热填料在树脂基体中的分布密度，从而可以利用不同形态的导热填料在导热能力较差的树脂基体中构建导热网络，形成导热通路，实现热量在导热结合层内沿着多个方向进行传导，提高导热结合层的导热能力。并且，导热填料因相互填补增加了接触面积，也有利于在更低的导热填料的掺入量下的前提下，保证复合材料件的导热能力，达到节省成本的目的，还可降低导热填料的添加对复合材料件的力学性能的影响。此外，在复合材料件中，设置多层导热纤维增强布，有利于提高复合材料件的结构强度，并且导热纤维增强布在纤维的延伸方向上具有良好的导热性能，从而有利于进一步提高复合材料件的导热性能。
简而言之，本申请实施例的复合材料件，具有高强度、高导热和质量轻的特点。
在第一方面的一些实施例中，导热填料为表面改性的导热填料，以增大导热填料和树脂基体的相容性。由此，可以增大导热填料与树脂基体的相容性和结合力，降低导热填料与树脂基体的热阻，进一步提高导热结合层的导热能力，并且提升复合材料的强度和韧性，提高导热填料在树脂基体内的分散效果，防止导热填料在树脂基体内出现聚集的现象，
在第一方面的一些实施例中，表面改性的导热填料采用等离子体表面改性得到。采用等离子体方法处理导热填料的表面，无污染，处理设备可以循环使用，经济性高。
在第一方面的一些实施例中，导热纤维增强布为纤维单向布。相比于纤维双向编织布来说，纤维单向布中的纤维之间排列更紧凑，有利于提高导热纤维增强布的自身密度，从而有利于提高导热纤维增强布在纤维的延伸方向上的抗拉强度。
在第一方面的一些实施例中，相邻的两层纤维单向布的纤维不平行。由此一来，由于纤维单向布在其自身的纤维的延伸方向上的导热能力比较优异，通过多角度交错来设置多层纤维单向布，可以显著增加复合材料件在横向内各方向的导热能力。同时，由于纤维单向布在纤维的延伸方向上有更高的抗拉强度，通过多角度交错来设置多层纤维单向布，可以有效增加复合材料件各方向上的强度，避免因所有的纤维单向布中的纤维的延伸方向一致，而导致的复合材料件的强度差的问题。
在第一方面的一些实施例中，相邻的两层纤维单向布中纤维之间的夹角的取值范围小于或等于45°。从而进一步地提高复合材料件在横向内各方向的导热能力，有效增加材料各方向上的强度，避免因所有的纤维单向布中的纤维的延伸方向一致，而导致的复合材料件的强度差的问题。
在第一方面的一些实施例中，多层纤维单向布中的纤维均不平行。从而进一步地提高复合材料件在横向内各方向的导热能力，有效增加材料各方向上的强度，避免因所有的纤维单向布中的纤维的延伸方向一致，而导致的复合材料件的强度差的问题。
在第一方面的一些实施例中，纤维单向布为至少三层，沿着多层纤维单向布的堆叠方向，且由复合材料件的一端指向复合材料件的另一端的方向上，多层纤维单向布中的纤维沿着顺时针方向依次偏转预设夹角。这样一来，有利于实现复合材料件中的多层纤维单向布中的纤维呈现出螺旋堆叠的形式，从而可以更好的提高复合材料件在横向内各方向的导热能力，有效增加材料各方向上的强度，避免因所有的纤维单向布中的纤维的延伸方向一致，而导致的复合材料件的强度差的问题。
在第一方面的一些实施例中，线状导热填料包括碳纳米管和碳纤维中的至少一种。碳纳米管具有良好的力学性能，具体而言，碳纳米管具有高弹性模量和高强度，碳纳米管的结构稳定性高。并且碳纳米管的长径比比较大，沿碳纳米管长度方向的导热性能很高，而且碳纳米管的质量很轻。碳纤维是一种含碳量在90％以上的高强度高弹性模量的纤维材料。碳纤维除了具有良好的力学性能以外，还具有良好的耐高温、耐摩擦和导热性能，并且碳纤维的质量很轻。因此，当线状导热填料包括碳纳米管和/或碳纤维时，一方面有利于减轻复合材料件的重量，另一方面有利于提高复合材料件的导热性，还有利于提高复合材料件的结构强度和弹性模量，从而使得复合材料件具有较优的力学性能。
在第一方面的一些实施例中，片状导热填料包括石墨烯、氧化石墨烯和氟化石墨烯中的至少一种。从而有利于提高复合材料件的导热性，还有利于提高复合材料件的结构强度和弹性模量，使得复合材料件具有较优的力学性能。
在第一方面的一些实施例中，粒状导热填料包括氮化物颗粒、碳化物颗粒、氧化物颗粒、金属颗粒和金刚石颗粒中的至少一种；其中，氮化物颗粒包括氮化硼、氮化铝和氮化硅中的至少一种；碳化物颗粒包括碳化硅；氧化物颗粒包括氧化铝、氧化镁、氧化锌中的至少一种。由此，粒状导热填料的导热性能比较好，结构强度比较高，从而有利于提高导热结合层的导热能力和刚度，进而提高复合材料件的导热能力和刚度。
在第一方面的一些实施例中，当线状导热填料包括碳纳米管时，碳纳米管的长度的取值范围为1～2微米，且碳纳米管的横截面的等效直径的取值范围为10～30纳米。这样一来，线状导热填料的尺寸较小，有利于线状导热填料在树脂基体中的均匀分布，还有利于线状导热填料与片状导热填料、粒状导热填料之间的相互填补，进而可以进一步增加导热填料之间的接触面积，提高导热填料在树脂基体中的分布密度，提高导热结合层的导热能力。并且还有利于进一步地在更低的导热填料的掺入量下的前提下，保证复合材料件的导热能力，达到节省成本的目的，进一步降低导热填料的添加对复合材料件的力学性能的影响。
在第一方面的一些实施例中，当线状导热填料包括碳纤维时，碳纤维的长度的取值范围为50～450微米，且碳纤维的横截面的等效直径的取值范围为5～7微米。这样一来，一方面有利于防止因线状导热填料的长度过大，而不容易在树脂基体中均匀分布，另一方面可以保证线状导热填料具有较大的长径比，从而可以保证线状导热填料具有良好的横向导热效果，有利于热量在由线状导热填料、片状导热填料和粒状导热填料相互接触所形成的导热通路内的快速传递，从而提高复合材料件的导热效率。
在第一方面的一些实施例中，片状导热填料的表面积的取值范围为10μm2～100μm2。由此一来，有利于防止因片状导热填料的表面积过大，而不容易在树脂基体中均匀分布，同时还可以防止片状导热填料的表面积过大，而不容易与粒状导热填料和线状导热填料充分混合。同时还可以防止因片状导热填料的表面积过小，而不利于导热结合层的结构强度提升的问题。
在第一方面的一些实施例中，粒状导热填料的粒径的取值范围为30～100微米。有利于保证粒状导热填料在树脂基体中均匀分布。
在第一方面的一些实施例中，树脂基体为热固性树脂。由于热固性树脂在室温下为液态，这样，在复合材料件的实际加工过程中，一方面有利于将导热填料充分混合在热固性树脂内，从而有利于导热结合层内导热填料的均匀分布，从而进一步地提高复合材料件的导热能力。另一方面，液态的热固定树脂与导热纤维增强布之间的浸润效果好，接触面积大，有利于提高导热结合层对相邻的两层导热纤维增强布的粘接效果，提高复合材料件的结构强度，还有利于液态的热固定树脂中的导热填料嵌入导热纤维增强布的表面，从而提高导热填料与导热纤维增强布的接触面积，进而提高复合材料件的导热效果。此外，热固性树脂还具有高强度、耐热性好、抗腐蚀、耐老化、尺寸稳定性好等优良的性能。
在第一方面的一些实施例中，热固性树脂包括环氧树脂、苯并噁嗪树脂和酚醛树脂中的至少一种。
进一步的，这些热固性树脂中，从耐热性、力学特性及与导热纤维增强布的粘接性的均衡性优异的观点考虑，可以选择使用环氧树脂。
在第一方面的一些实施例中，导热纤维增强布的材料包括碳纤维、石墨纤维、碳纳米管纤维、石墨烯纤维、玻璃纤维、氧化铝纤维、碳化硅纤维、氮化硅纤维和氮化硼纤维中的至少一种。
在第一方面的一些实施例中，当导热纤维增强布的材料包括碳纤维时，碳纤维为沥青基碳纤维。相较于其它材料，沥青基碳纤维在其自身纤维的延伸方向上具有优异的导热能力，有利于提高复合材料件的导热效果。
在第一方面的一些实施例中，在复合材料件中，以导热结合层的重量份为30～50份计，多层导热纤维增强布的重量份为50～70份。由此一来，有利于保证复合材料件的结构强度。
在第一方面的一些实施例中，在导热结合层中，以树脂基体的重量份为57份～74份计，线状导热填料的重量份为1份～3份，片状导热填料的重量份为5份～10份，粒状导热填料的重量份为20份～30份。这样一来，有利于保证线状导热填料、片状导热填料和粒状导热填料在树脂基体中的充分混合，有利于使得导热通路更加丰富，进一步地提高导热结合层的导热性能。
第二方面，本申请提供一种复合材料件，包括：多层纤维单向布和导热结合层。多层纤维单向布堆叠设置，相邻的两层纤维单向布的纤维不平行，相邻的两层纤维单向布之间设置有导热结合层，且利用导热结合层粘接在一起。
根据本申请实施例的复合材料件，质量轻。并且，本申请的复合材料件，相比于纤维双向编织布来说，纤维单向布中的纤维之间排列更紧凑，有利于提高纤维单向布的自身密度，从而有利于提高纤维单向布在纤维的延伸方向上的抗拉强度。并且由于纤维单向布在其自身的纤维的延伸方向上的导热能力比较优异，通过多角度交错来设置多层纤维单向布，可以显著增加复合材料件在横向内各方向的导热能力。同时，由于纤维单向布在纤维的延伸方向上有更高的抗拉强度，通过多角度交错来设置多层纤维单向布，可以有效增加复合材料件各方向上的强度，避免因所有的纤维单向布中的纤维的延伸方向一致，而导致的复合材料件的强度差的问题。
简而言之，本申请实施例的复合材料件，具有高强度、高导热和质量轻的特点。
在第二方面的一些实施例中，相邻的两层纤维单向布中纤维之间的夹角的取值范围小于或等于45°。从而进一步地提高复合材料件在横向内各方向的导热能力，有效增加材料各方向上的强度，避免因所有的纤维单向布中的纤维的延伸方向一致，而导致的复合材料件的强度差的问题。
在第二方面的一些实施例中，多层纤维单向布中的纤维均不平行。从而进一步地提高复合材料件在横向内各方向的导热能力，有效增加材料各方向上的强度，避免因所有的纤维单向布中的纤维的延伸方向一致，而导致的复合材料件的强度差的问题。
在第二方面的一些实施例中，纤维单向布为至少三层，沿着多层纤维单向布的堆叠方向，且由复合材料件的一端指向复合材料件的另一端的方向上，多层纤维单向布中的纤维沿着顺时针方向依次偏转预设夹角。这样一来，有利于实现复合材料件中的多层纤维单向布中的纤维呈现出螺旋堆叠的形式，从而可以更好的提高复合材料件在横向内各方向的导热能力，有效增加材料各方向上的强度，避免因所有的纤维单向布中的纤维的延伸方向一致，而导致的复合材料件的强度差的问题。
在第二方面的一些实施例中，在复合材料件中，以导热结合层的重量份为30～50份计，多层纤维单向布的重量份为50～70份。由此一来，有利于保证复合材料件的结构强度。
在第二方面的一些实施例中，导热结合层包括树脂基体，树脂基体为热固性树脂。由于热固性树脂在室温下为液态，这样，在复合材料件的实际加工过程中，液态的热固性树脂与纤维单向布之间的浸润效果好，接触面积大，有利于提高导热结合层对相邻的两层纤维单向布的粘接效果，提高复合材料件的结构强度，同时提高复合材料件的导热效果。此外，热固性树脂还具有高强度、耐热性好、抗腐蚀、耐老化、尺寸稳定性好等优良的性能。
在第二方面的一些实施例中，热固性树脂包括环氧树脂、苯并噁嗪树脂和酚醛树脂中的至少一种。
进一步的，这些热固性树脂中，从耐热性、力学特性及与纤维单向布的粘接性的均衡性优异的观点考虑，可以选择使用环氧树脂。
在第二方面的一些实施例中，纤维单向布的材料包括碳纤维、石墨纤维、碳纳米管纤维、石墨烯纤维、玻璃纤维、氧化铝纤维、碳化硅纤维、氮化硅纤维和氮化硼纤维中的至少一种。
在第二方面的一些实施例中，当纤维单向布的材料包括碳纤维时，碳纤维为沥青基碳纤维。相较于其它材料，沥青基碳纤维在其自身纤维的延伸方向上具有优异的导热能力，有利于提高复合材料件的导热效果。
第三方面，本申请提供一种电子设备的零部件，该零部件的至少一部分采用上述第一方面的任意一种复合材料件或者采用上述第二方面的任意一种复合材料件加工而成。
示例性的，零部件为手机或平板电脑的中框。
第四方面，本申请提供一种电子设备包括上述的零部件。
示例性的，电子设备为手机或平板电脑。
第五方面，本申请提供一种复合材料件的加工方法，包括如下步骤：将导热填料、固化剂与热固性树脂混合分散均匀，以制备预浸料树脂混合物；其中，导热填料包括线状导热填料、片状导热填料和粒状导热填料中的至少两种形态的填料；制备导热纤维增强布；将导热纤维增强布浸渍于预浸料树脂混合物中，以获得预浸料；将多层预浸料堆叠设置，以获得复合材料件坯；对复合材料件坯进行热压处理，以得到复合材料件。
第六方面，本申请提供一种复合材料件的加工方法，包括如下步骤：将热固性树脂和固化剂混合分散均匀，以制备预浸料树脂混合物；制备导热纤维增强布；其中，导热纤维增强布为纤维单向布；将纤维单向布浸渍于预浸料树脂混合物中，以获得预浸料；将多层预浸料堆叠设置，以获得复合材料件坯；其中，相邻的两层预浸料的纤维不平行；对复合材料件坯进行热压处理，以得到复合材料件。
其中，第三方面至第六方面中任一种设计方式所带来的技术效果可参见第一方面和第二方面中不同设计方式所带来的技术效果，此处不再赘述。
附图说明
图1为本申请提供的一些实施例的电子设备的立体图；
图2为图1所示的电子设备的分解示意图；
图3为图1所示的电子设备在A0-A0线处的截面结构示意图；
图4为本申请实施例提供的一些复合材料件的截面结构示意图；
图5为根据图4所示的导热填料的形态示意图；
图6为根据图4所示的复合材料件在加工过程中，多层导热纤维增强布在堆叠前的相对位置关系示意图；
图7为根据图6所示的多层导热纤维增强布在堆叠状态的示意图；
图8为本申请提供的一种复合材料件的加工方法，该复合材料件的加工方法用于加工图4所示的复合材料件；
图9为本申请提供的另一种复合材料件的截面结构示意图；
图10为本申请提供的另一种复合材料件的加工方法，该复合材料件的加工方法用于加工图9所示的复合材料件。
具体实施方式
在本申请实施例中，术语“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本申请实施例中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。
在本申请实施例中，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该特征。
在本申请实施例的描述中，术语“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a,b,或c中的至少一项(个)，可以表示：a,b,c,a-b,a-c,b-c,或a-b-c，其中a,b,c可以是单个，也可以是多个。
在本申请实施例的描述中，术语“和/或”是指并且涵盖相关联的所列出的项目中的一个或多个项目的任何和全部可能的组合。术语“和/或”，是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本申请中的字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
在本申请实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，“连接”可以是可拆卸地连接，也可以是不可拆卸地连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接。
在本申请实施例的描述中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
如本文所使用的那样，“平行”、“垂直”、“相等”包括所阐述的情况以及与所阐述的情况相近似的情况，该相近似的情况的范围处于可接受偏差范围内，其中所述可接受偏差范围如由本领域普通技术人员考虑到正在讨论的测量以及与特定量的测量相关的误差(即，测量系统的局限性)所确定。例如，“平行”包括绝对平行和近似平行，其中近似平行的可接受偏差范围例如可以是5°以内偏差；“垂直”包括绝对垂直和近似垂直，其中近似垂直的可接受偏差范围例如也可以是5°以内偏差。“相等”包括绝对相等和近似相等，其中近似相等的可接受偏差范围内例如可以是相等的两者之间的差值小于或等于其中任一者的5％。
本申请提供一种电子设备。该电子设备包括但不限于手机、平板电脑(tabletpersonal computer)、膝上型电脑(laptop computer)、个人数码助理(personal digitalassistant，PDA)、个人计算机、笔记本电脑、车载设备和可穿戴设备等电子设备。
请参阅图1、图2和图3，图1为本申请提供的一些实施例的电子设备100的立体图；图2为图1所示的电子设备100的分解示意图；图3为图1所示的电子设备100在A0-A0线处的截面结构示意图。在本实施例中，电子设备100为手机，也可以为平板电脑。具体的，电子设备100包括壳体10、显示屏20、主电路板30、副电路板40、电池50和连接结构70。
需要说明的是，图1、图2和图3仅示意性的示出了电子设备100包括的一些部件，这些部件的实际形状、实际大小、实际位置和实际构造不受图1、图2和图3限定。
壳体10用于保护电子设备100的内部电路元件。显示屏20、主电路板30、副电路板40、电池50和连接结构70均位于壳体10内。具体的，壳体10包括透光盖板11、中框12和后盖13。
透光盖板11呈平板状。具体的，透光盖板11的形状包括但不限于矩形平板、长圆形平板、圆形平板或椭圆形平板。透光盖板11的材质包括但不限于玻璃、塑料或陶瓷。
后盖13与透光盖板11层叠且间隔设置。后盖13呈平板状。后盖13的形状包括但不限于矩形平板、长圆形平板、圆形平板或椭圆形平板。后盖13的形状与透光盖板11的形状相适应。后盖13的材质包括但不限于金属、玻璃、塑料、陶瓷、以及它们的任意组合。
中框12包括边框122和中板121。边框122围绕中板121的一周设置。中框12可以为一体成型结构，也即，边框122与中板121为一个整体结构。中框12也可以由边框122和中板121装配形成。边框122环绕在透光盖板11的外周和后盖13的外周。边框122可以通过胶粘与后盖13和透光盖板11连接。中板121层叠设置于透光盖板11和后盖13之间。
显示屏20位于透光盖板11与中板121之间。显示屏20与透光盖板11可以通过背胶粘贴相连。显示屏20呈平板状。显示屏20的形状包括但不限于矩形平板、长圆形平板、圆形平板或椭圆形平板。显示屏20用于显示图像、视频等。
主电路板30用于集成控制芯片。主电路板30固定于该中板121的朝向后盖13的一侧表面上。示例性的，主电路板30可以通过螺纹连接、卡接、焊接等方式固定于该中板121的朝向后盖13的一侧表面上。控制芯片例如可以为应用处理器(application processor，AP)、双倍数据率同步动态随机存取存储器(double data rate，DDR)以及通用存储器(universal flash storage，UFS)等。一些实施例中，主电路板30与显示屏20电连接，主电路板30用于控制显示屏20显示图像或视频。
主电路板30可以为硬质电路板，也可以为柔性电路板，还可以为软硬结合电路板。主电路板30可以采用FR-4介质板，也可以采用罗杰斯(Rogers)介质板，还可以采用FR-4和Rogers的混合介质板，等等。这里，FR-4是一种耐燃材料等级的代号，Rogers介质板为一种高频板。
副电路板40用于集成天线(比如5G天线)射频前端、通用串行总线(universalserial bus，USB)器件、振子等电子元器件。副电路板40可以固定于中板121的朝向后盖13的表面，且与主电路板30间隔开。具体的，副电路板40可以通过螺纹连接、卡接、胶粘或焊接等方式固定于中板121的朝向后盖13的表面。
同理的，副电路板40可以为硬质电路板，也可以为柔性电路板，还可以为软硬结合电路板。副电路板40可以采用FR-4介质板，也可以采用罗杰斯(Rogers)介质板，还可以采用FR-4和Rogers的混合介质板，等等。
副电路板40通过连接结构70与主电路板30电连接，以实现副电路板40与主电路板30之间的数据、信号传输。其中，连接结构70可以为柔性电路板(flexible printedcircuit，FPC)。在其它实施例中，连接结构70也可以为导线或者漆包线。
电池50位于主电路板30和副电路板40之间。电池50用于为主电路板30、副电路板40和显示屏20等提供电量。一些实施例中，中板121朝向后盖13的表面设有安装槽121a，电池50安装于该安装槽121a内。在其它的示例中，也可以不设置该安装槽121a，而是将电池50直接固定于中板121上。
经过上述介绍可知，主电路板30、副电路板40、电池50等均固定于该中框12上。因此，中框12用作电子设备100的结构“骨架”,起到承载电子设备100内部的主要电路元件的作用，并且中框12与后盖13配合可以用于承受来自外部环境的冲击，对位于中框12和后盖13之间的主电路板30、副电路板40、电池50等电路元件起到防护的作用。中框12和透光盖板11配合可以用于承受来自外部环境的冲击，对位于中框12和透光盖板11之间的显示屏20起到防护的作用。因此，中框12和后盖13作为电子设备100的零部件，具有高的抵抗弹性变形的能力和高的结构强度的要求。
可以理解的是，当电子设备为其它类型的电子设备时，同样设有各种用于承载电子设备内部的电路元件、且用于承受来自外部环境的冲击，对电路元件进行防护，并且起到支撑作用的零部件，例如，笔记本电脑中的C壳和D壳等，智能手表中的表壳和表盖等。这一类零部件同样要求具有较高的抵抗弹性变形的能力和结构强度。
为了提高上文中任意一种零部件的抵抗弹性变形的能力和结构强度，在一些相关技术往往采用不锈钢来加工制造零部件。常见不锈钢材料的弹性模量可以达到200GPa左右，抗拉强度可以达到1.5GPa左右。因此，采用不锈钢材料制造的零部件的可靠性较高。然而不锈钢材料的密度非常大，约为7.8g/cm3左右。而且导热系数偏低，约为15W/m K。这就导致采用不锈钢材料制造的零部件的重量比较重，导热性能比较差，不锈刚材料的零部件无法将高强度、高导热和质轻进行兼顾。当零部件应用在电子设备上时，会导致电子设备的整体重量增大，散热性能变差。
由于铝合金的密度比不锈钢的低，约为2.7g/cm3。且铝合金的导热系数高于不锈钢，约为180W/m K左右。因此，为了解决上述采用不锈钢材料加工零部件所带来的问题，在另一些相关技术中采用铝合金来加工制造零部件。但是，铝合金材料的弹性模量约为70GPa左右，抗拉强度为380MPa左右。这就导致采用铝合金材料制造的零部件的结构强度偏低，容易变形。并且铝合金的密度还是比较大的，在重量方面，还有待于进一步改进。因此，铝合金材料的零部件同样无法将高强度、高导热和质轻进行兼顾。
在此基础上，为了进一步解决采用铝合金材料制造的零部件的重量依然较重的问题，在其它一些相关技术中，采用塑胶和铝合金结合的方式来制造零部件。例如，以手机的中框12为例，采用塑胶包裹铝合金来制造中框12。由于塑胶的密度约为1.4g/cm3，可以在一定程度上达到减轻零部件的重量的目的，并且还可以降低成本。然而，塑胶相对于金属其力学性能有较大差距，塑胶自身导热系数较低，约为0.2～0.3W/m K。因此，采用塑胶和铝合金结合的方式来制造的零部件存在结构强度差，跌落易开裂变形，可靠性较低，导热系数低，不利于散热等问题。
在此基础上，为了在保证零部件的重量不增加的基础上，进一步地提高零部件的结构强度，在其它另一些相关技术中，由于纤维复合材料具备高强度和质轻两个特点，其中碳纤维复合材料其强度≥800MPa，密度为1.6g/cm3左右，采用纤维复合材料和铝合金结合的方式或者采用纤维复合材料来制造零部件。但纤维复合材料存在导热系数依然很低(0.3～0.5W/mK)，需要对其导热能力做一定的提升。
在此基础上，为了在保证零部件的重量不增加的基础上，进一步地提高零部件的导热系数和结构强度。本申请提供了一种复合材料件。该复合材料件可以用于加工上文中任意一种零部件(例如中框)的一部分。示例性的，上文中的任意一种零部件(例如中框12)由两种材料加工而成，一种为复合材料件，另一种为铝合金或不锈钢。该复合材料件也可以用于加工整个零部件(例如中框12)，只要保证零部件的至少一部分采用该复合材料件加工而成即可。
示例性的，零部件的至少一部分可以通过计算机数控(Computerized NumericalControl，CNC)工艺对复合材料件进行加工制得。例如，通过计算机数控工艺对复合材料件进行加工以制得中框12。
为了对复合材料件的具体构成进行说明。请参阅图4，图4为本申请实施例提供的一些复合材料件300的截面结构示意图。复合材料件300包括多层导热纤维增强布301和导热结合层302。
多层导热纤维增强布301堆叠设置。其中，“多层”是指两层或两层以上。相邻的两层导热纤维增强布301之间设置有导热结合层302。导热结合层302用于粘接相邻的两层导热纤维增强布301。也就是说，相邻的两层导热纤维增强布301通过位于该两层导热纤维增强布301之间的导热结合层302粘接在一起。
具体的，请继续参阅4，导热结合层302包括树脂基体3021和导热填料3022。其中，导热填料3022分布于树脂基体3021中。具体的，导热填料3022均匀分布于树脂基体3021中。
请参阅图4和图5，图5为根据图4所示的导热填料3022的形态示意图。导热填料3022包括线状导热填料T1、片状导热填料T2和粒状导热填料T3三种形态的填料。也就是说，树脂基体3021中可以分布有线状导热填料T1、片状导热填料T2和粒状导热填料T3三种形态的填料。在另一些示例中，导热填料3022包括线状导热填料T1和片状导热填料T2两种形态的填料。导热填料3022包括线状导热填料T1和粒状导热填料T3两种形态的填料。当然，可以理解的是，在其它的示例中，导热填料3022包括片状导热填料T2和粒状导热填料T3两种形态的填料。只要保证导热填料3022包括线状导热填料T1、片状导热填料T2和粒状导热填料T3中的至少两种形态的填料即可。
这样一来，不同形态的导热填料3022之间可以相互填补，增加导热填料3022之间的接触面积，提高导热填料3022在树脂基体3021中的分布密度，从而可以利用不同形态的导热填料3022在导热能力较差的树脂基体3021中构建导热网络，形成导热通路，实现热量在导热结合层302内沿着多个方向进行传导，提高导热结合层302的导热能力。并且，导热填料3022因相互填补增加了接触面积，也有利于在更低的导热填料3022的掺入量下的前提下，保证复合材料件300的导热能力，达到节省成本的目的，还可降低导热填料3022的添加对复合材料件300的力学性能的影响。此外，在复合材料件300中，设置多层导热纤维增强布301，有利于提高复合材料件300的结构强度，并且导热纤维增强布301在纤维的延伸方向上具有良好的导热性能，从而有利于进一步提高复合材料件300的导热性能。
值得说明的是，在本申请中，线状导热填料T1是指呈线形延伸的填料，例如，一维导热填料，该线形包括但不限于直线形、曲线形或折线形。片状导热填料T2是指在某一维度上的厚度特别薄，而形成薄片状的填料，例如，二维导热填料。粒状导热填料T3是指呈球型或不规则型，其在各方向上的尺寸大致不会相差太多的填料，例如，三维导热填料。
在一些实施例中，树脂基体3021可以为热固性树脂(thermoset polymer)。由于热固性树脂在室温下为液态，这样在复合材料件300的实际加工过程中，一方面有利于将导热填料3022充分混合在热固性树脂内，有利于导热结合层302内导热填料3022的均匀分布，从而进一步地提高复合材料件300的导热能力；另一方面，可以在热固性树脂处于液态时，利用导热填料3022和热固性树脂制得的预浸料树脂混合物浸渍导热纤维增强布301，然后将设置有预浸料树脂混合物的导热纤维增强布301进行堆叠、热压得到复合材料件300，其中，位于相邻的两层导热纤维增强布301之间的预浸料树脂混合物热压后则形成导热结合层302。这样，预浸料树脂混合物与导热纤维增强布301之间的浸润效果好，接触面积大，有利于提高导热结合层302对相邻的两层导热纤维增强布301的粘接效果，提高复合材料件300的结构强度，另一方面，还有利于预浸料树脂混合物中的导热填料3022嵌入导热纤维增强布301的表面，从而提高导热填料3022与导热纤维增强布301的接触面积，进而提高复合材料件300的导热效果。此外，热固性树脂还具有高强度、耐热性好、抗腐蚀、耐老化、尺寸稳定性好等优良的性能。可以理解的是，在其它的示例中，树脂基体3021也可以是热塑性树脂。
具体的，热固性树脂包括环氧树脂、苯并噁嗪树脂和酚醛树脂等中的至少一种。也就是说，热固性树脂可以为环氧树脂，可以为苯并噁嗪树脂，也可以为酚醛树脂，还可以为环氧树脂、苯并噁嗪树脂和酚醛树脂等树脂中的两种以上的掺合树脂。
进一步的，这些热固性树脂中，从耐热性、力学特性及与导热纤维增强布301的粘接性的均衡性优异的观点考虑，可以选择使用环氧树脂。
在一些实施例中，线状导热填料T1包括碳纳米管和碳纤维中的至少一种。也就是说，线状导热填料T1可以为碳纳米管，也可以为碳纤维，还可以同时含有碳纳米管和碳纤维。
碳纳米管具有良好的力学性能，具体而言，碳纳米管具有高弹性模量和高强度，碳纳米管的结构稳定性高。并且碳纳米管的长径比比较大，沿碳纳米管长度方向的导热性能很高，而且碳纳米管的质量很轻。
值得理解的是，“长径比”是指线状导热填料T1的长度与等效直径的比值。“等效直径”是指与线状导热填料T1的横截面的面积相等的圆的直径。当线状导热填料T1的横截面为圆时，该等效直径即为线状导热填料T1的横截面的直径。
碳纤维是一种含碳量在90％以上的高强度高弹性模量的纤维材料。碳纤维除了具有良好的力学性能以外，还具有良好的耐高温、耐摩擦和导热性能，并且碳纤维的质量很轻。
因此，当线状导热填料T1包括碳纳米管和/或碳纤维时，一方面有利于减轻复合材料件300的重量，另一方面有利于提高复合材料件300的导热性，还有利于提高复合材料件300的结构强度和弹性模量，从而使得复合材料件300具有较优的力学性能。
当然，可以理解的是，在其它的示例中，线状导热填料T1还可以包括氧化镁晶须、氧化铝晶须、氮化硼晶须、氮化铝晶须、氮化硅晶须和玻璃纤维中的至少一种。
在一些实施例中，当线状导热填料T1包括碳纳米管时，碳纳米管的长度的取值范围为1～2微米，且碳纳米管的横截面的等效直径的取值范围为10～30纳米。这样一来，线状导热填料T1的尺寸较小，有利于线状导热填料T1在树脂基体3021中的均匀分布，还有利于线状导热填料T1与片状导热填料T2、粒状导热填料T3之间的相互填补，进而可以进一步增加导热填料3022之间的接触面积，提高导热填料3022在树脂基体3021中的分布密度，提高导热结合层302的导热能力。并且还有利于进一步地在更低的导热填料3022的掺入量下的前提下，保证复合材料件300的导热能力，达到节省成本的目的，进一步降低导热填料3022的添加对复合材料件300的力学性能的影响。
示例性的，线状导热填料T1的长度为1.2毫米、1.25毫米、1.3毫米、1.35毫米、1.4毫米、1.45毫米、1.5毫米、1.55毫米、1.6毫米、1.65毫米、1.7毫米、1.75毫米、1.8毫米、1.85毫米、1.9毫米、或1.95毫米。
示例性的，线状导热填料T1的横截面的等效直径为15纳米、18纳米、20纳米、22纳米、24纳米、或28纳米。
在一些实施例中，当线状导热填料T1包括碳纤维时，碳纤维的长度的取值范围为50～450微米，且碳纤维的横截面的等效直径的取值范围为5～7微米。这样一来，一方面有利于防止因线状导热填料T1的长度过大，而不容易在树脂基体3021中均匀分布，另一方面可以保证线状导热填料T1具有较大的长径比，从而可以保证线状导热填料T1具有良好的横向导热效果，有利于热量在由线状导热填料T1、片状导热填料T2和粒状导热填料T3相互接触所形成的导热通路内的快速传递，从而提高复合材料件300的导热效率。此外，还有利于提高导热结合层302的结构强度。
示例性的，碳纤维的长度为60毫米、65毫米、70毫米、75毫米、80毫米、85毫米、90毫米、95毫米、100毫米、110毫米、120毫米、135毫米、140毫米、145毫米、150毫米、155毫米、162毫米、165毫米、170毫米、172毫米、175毫米、178毫米、180毫米、182毫米、190毫米、195毫米、200毫米、201毫米、203毫米、208毫米、210毫米、212毫米、215毫米、225毫米、234毫米、250毫米、266毫米、280毫米、300毫米、340毫米、360毫米、375毫米、382毫米、390毫米、399毫米、400毫米、410毫米、425毫米、430毫米、440毫米、或445毫米。
示例性的，碳纤维的横截面的等效直径的为5.5微米、5.8微米、6微米、6.2微米、6.5微米、或6.8微米。
在一些实施例中，片状导热填料T2包括石墨烯(Graphene)、氧化石墨烯(grapheneoxide)和氟化石墨烯中的至少一种。也就是说，片状导热填料T2可以为石墨烯，也可以为氧化石墨烯，也可以为氟化石墨烯，还可以同时含有石墨烯、氧化石墨烯和氟化石墨烯中的任意两种或三种。
石墨烯、氧化石墨烯和氟化石墨烯这一类材料具有很高的结构强度，良好的韧性。并且具有非常好的热传导性能。此外这类材料具有比较高的比表面积，而且容易在树脂材料中分散，因此可与树脂基体3021之间形成较强的界面作用。因此，当片状导热填料T2包括石墨烯(Graphene)、氧化石墨烯(graphene oxide)和氟化石墨烯中的至少一种时，有利于提高复合材料件300的导热性，还有利于提高复合材料件300的结构强度和弹性模量，使得复合材料件300具有较优的力学性能。
当然，可以理解的是，在其它的示例中，片状导热填料还可以为片状氮化硼和片状氧化铝。
在一些实施例中，片状导热填料T2的表面积的取值范围为10μm2～100μm2。也就是说，片状导热填料T2的表面积的取值范围大于或等于10μm2，且小于或等于100μm2。由此一来，有利于防止因片状导热填料T2的表面积过大，而不容易在树脂基体3021中均匀分布，同时还可以防止片状导热填料T2的表面积过大，而不容易与粒状导热填料T3和线状导热填料T1充分混合。同时还可以防止因片状导热填料T2的表面积过小，而不利于导热结合层302的结构强度提升的问题。
示例性的，片状导热填料T2的表面积为15μm2、20μm2、25μm2、30μm2、35μm2、40μm2、45μm2、50μm2、55μm2、60μm2、65μm2、70μm2、75μm2、80μm2、85μm2、90μm2、或95μm2。
其中，可以理解的是，片状导热填料T2的表面积是指片状导热填料T2的厚度方向的一端表面的面积。
为了使得粒状导热填料T3具有良好的导热性能、耐磨性能和力学性能，在一些实施例中，粒状导热填料T3包括氮化物颗粒、碳化物颗粒、氧化物颗粒、金属颗粒和金刚石颗粒中的至少一种。也就是说，粒状导热填料T3可以为氮化物颗粒、碳化物颗粒、氧化物颗粒、金属颗粒，或金刚石颗粒，也可以为氮化物颗粒、碳化物颗粒、氧化物颗粒、金属颗粒和金刚石颗粒中的任意两种或多种组合。由此，粒状导热填料T3的导热性能比较好，结构强度比较高，从而有利于提高导热结合层302的导热能力和刚度，进而提高复合材料件300的导热能力和刚度。
示例性的，氮化物颗粒包括氮化硼、氮化铝和氮化硅中的至少一种。也就是说，氮化物颗粒为氮化硼、氮化铝或氮化硅，也可以包括氮化硼、氮化铝和氮化硅中的其中两种或三种。由此，可有利于进一步提高导热结合层302的导热能力和结构强度，进而提高复合材料件300的导热能力和结构强度。
示例性的，碳化物颗粒包括碳化硅。由此，可有利于进一步提高导热结合层302的导热能力和刚度，进而提高复合材料件300的导热能力和刚度。
示例性的，氧化物颗粒包括氧化铝、氧化镁、氧化锌中的至少一种。也就是说，氧化物颗粒可以为氧化铝、氧化镁、或氧化锌，也可以包括氧化铝、氧化镁和氧化锌中的两种或三种。由此，可有利于进一步提高导热结合层302的导热能力和刚度，进而提高复合材料件300的导热能力和刚度。
在一些实施例中，粒状导热填料T3的粒径的取值范围为30～100微米。由此一来，有利于保证粒状导热填料T3在树脂基体3021中均匀分布。
示例性的，粒状导热填料T3的粒径为35微米、40微米、45微米、50微米、55微米、60微米、65微米、70微米、75微米、80微米、85微米、90微米或95微米。
其中，可以理解的是，粒状导热填料T3的粒径是指与粒状导热填料T3的体积相同的球体的直径。当粒状导热填料T3呈球形时，粒状导热填料T3的粒径是指球形的粒状导热填料T3的直径。
在一些实施例中，以导热结合层302的重量份为30～50份计，多层导热纤维增强布301的重量份为50～70份。由此一来，有利于保证复合材料件300的结构强度。
重量份是表示几种物质各占有的质量比例，这里以1份为1g为例，则导热结合层302的质量为30～50g，多层导热纤维增强布301的总质量为50g～70g。也就是说，导热结合层302的质量为30～50g中的任意值时，多层导热纤维增强布301的总质量为50g～70g中的任意值。
示例的，在导热结合层302的质量为40g的情况下，导热纤维增强布的总质量为55g、60g、或65g等。
又示例性的，在导热结合层302的质量为45g的情况下，导热纤维增强布的总质量为55g、60g、或65g等。
在一些实施例中，在导热结合层302中，以树脂基体3021的重量份为57份～74份计，线状导热填料T1的重量份为1份～3份，片状导热填料T2的重量份为5份～10份，粒状导热填料T3的重量份为20份～30份。这里以1份为1g为例，则树脂基体3021的质量为57g～74g，线状导热填料T1的质量为1g～3g，片状导热填料T2的质量为5g～10g，粒状导热填料T3的质量为20g～30g。也就是说，树脂基体3021的质量为57g～74g中的任意值时，线状导热填料T1的质量为1g～3g中的任意值，片状导热填料T2的质量为5g～10g的任意值，粒状导热填料T3的质量为20g～30g中的任意值。这样一来，有利于保证线状导热填料T1、片状导热填料T2和粒状导热填料T3在树脂基体3021中的充分混合，有利于使得导热通路更加丰富，进一步地提高导热结合层302的导热性能。
示例的，在树脂基体3021的质量为58g的情况下，线状导热填料T1的质量可以为1.5g、1.8g、2g、2.2g、2.5g、2.8g、或2.9g等,片状导热填料T2的质量可以为5.5g、6g、6.5g、7g、7.5g、8g、8.5g、9g、或9.5g等，粒状导热填料T3的质量可以为21g、22g、23g、24g、25g、26g、27g、28g、或29g等。
又示例性的，在树脂基体3021的质量为60g的情况下，线状导热填料T1的质量可以为1.5g、1.8g、2g、2.2g、2.5g、2.8g、或2.9g等,片状导热填料T2的质量可以为5.5g、6g、6.5g、7g、7.5g、8g、8.5g、9g、或9.5g等，粒状导热填料T3的质量可以为21g、22g、23g、24g、25g、26g、27g、28g、或29g等。
再示例性的，在树脂基体3021的质量为65g的情况下，线状导热填料T1的质量可以为1.5g、1.8g、2g、2.2g、2.5g、2.8g、或2.9g等,片状导热填料T2的质量可以为5.5g、6g、6.5g、7g、7.5g、8g、8.5g、9g、或9.5g等，粒状导热填料T3的质量可以为21g、22g、23g、24g、25g、26g、27g、28g、或29g等。
再示例性的，在树脂基体3021的质量为68g的情况下，线状导热填料T1的质量可以为1.5g、1.8g、2g、2.2g、2.5g、2.8g、或2.9g等,片状导热填料T2的质量可以为5.5g、6g、6.5g、7g、7.5g、8g、8.5g、9g、或9.5g等，粒状导热填料T3的质量可以为21g、22g、23g、24g、25g、26g、27g、28g、或29g等。
再示例性的，在树脂基体3021的质量为70g的情况下，线状导热填料T1的质量可以为1.5g、1.8g、2g、2.2g、2.5g、2.8g、或2.9g等,片状导热填料T2的质量可以为5.5g、6g、6.5g、7g、7.5g、8g、8.5g、9g、或9.5g等，粒状导热填料T3的质量可以为21g、22g、23g、24g、25g、26g、27g、28g、或29g等。
再示例性的，在树脂基体3021的质量为72g的情况下，线状导热填料T1的质量可以为1.5g、1.8g、2g、2.2g、2.5g、2.8g、或2.9g等,片状导热填料T2的质量可以为5.5g、6g、6.5g、7g、7.5g、8g、8.5g、9g、或9.5g等，粒状导热填料T3的质量可以为21g、22g、23g、24g、25g、26g、27g、28g、或29g等。
在一些实施例中，为了增大导热填料3022与树脂基体3021的相容性和结合力，降低导热填料3022与树脂基体3021的热阻，进一步提高导热结合层302的导热能力，并且提升复合材料件300的强度和韧性，提高导热填料3022在树脂基体3021内的分散效果，防止导热填料3022在树脂基体3021内出现聚集的现象，导热填料3022为表面改性的导热填料。
具体的，表面改性的导热填料可以采用等离子体表面改性获得。具体而言，等离子是一种电离的气态物质。等离子体存在具有一定能量分布的电子、离子和中性粒子，在与材料表面撞击时会将自己的能量传递给材料表面的分子和原子，产生一系列物理和化学过程。一些粒子还会注入到材料表面引起碰撞、散射、激发、重排、异构、缺陷、晶化及非晶化，从而改变材料的表面性能。根据温度的不同，等离子体可分为高温等离子体和低温等离子体(包括热等离子体和冷等离子体)。高温等离子体的温度高达106k～108k，在太阳表面、核聚变和激光聚变中可获得。低温等离子体的温度为室温～3×104k。其中，热等离子体一般为稠密等离子体，冷等离子体一般为稀薄等离子体。在材料表面改性技术中，溅射、离子镀、离子注入、等离子化学热处理工艺应用的是在低压条件下放电产生的低压(冷)等离子体，而等离子喷涂、等离子淬火及多元工渗相变强化、等离子熔覆或表面冶金等工艺中应用的是低温等离子体中的稠密热等离子体，通常指压缩电弧等离子束流。在本申请中，表面改性的导热填料3022可以采用低温等离子体表面改性获得。采用等离子体方法处理导热填料3022的表面，无污染，处理设备可以循环使用，经济性高。
当然，可以理解的是，在其它的示例中，导热填料3022还可以通过物理改性或化学改性得到。其中，物理改性是指通过吸附、包覆等物理作用将改性剂吸引至导热填料3022表面，改变其表面性质，以达到减少团聚、增加分散稳定性的目的。物理改性剂主要有表面活性剂、聚合物等，如采用长链脂肪酸吸附改性、采用蜡包裹改性等。化学改性是利用导热填料3022表面的大量羟基与改性剂反应，以减少羟基数，改变粒子表面的亲疏水性。化学改性主要有偶联剂改性、聚合物接枝改性等。其中，在偶联剂改性中，硅烷偶联剂的应用最为广泛。
此外，可以理解的是，在其它的示例中，为了简化工艺，降低成本，也可以不对导热填料3022进行改性。
在一些实施例中，为了提高复合材料件300的导热能力，导热纤维增强布301的横向导热系数为600W/m K以上。也就是说，可以选择横向导热系数为600W/m K以上的纤维材料来用作导热纤维增强布301。示例性的，导热纤维增强布301的横向导热系数为800W/m K以上。又示例性的，导热纤维增强布301的横向导热系数为1000W/m K以上。
其中，横向导热系数是指，导热纤维增强布301在自身所在的平面上的导热系数。
在一些实施例中，导热纤维增强布301的材料包括碳纤维、石墨纤维、碳纳米管纤维、石墨烯纤维、玻璃纤维、氧化铝纤维、碳化硅纤维、氮化硅纤维和氮化硼纤维中的至少一种。也就是说，导热纤维增强布301的材料可以为碳纤维、石墨纤维、碳纳米管纤维、石墨烯纤维、玻璃纤维、氧化铝纤维、碳化硅纤维、氮化硅纤维或氮化硼纤维，也可以是碳纤维、石墨纤维、碳纳米管纤维、石墨烯纤维、玻璃纤维、氧化铝纤维、碳化硅纤维、氮化硅纤维和氮化硼纤维中的任意多种组合。由此，有利于提高导热纤维增强布301的导热效果。
如上文中所述的，碳纤维具有良好的力学性能、良好的耐高温、耐摩擦和导热性能(横向导热系数在800W/m K以上)，并且碳纤维的质量很轻。在一些具体示例中，导热纤维增强布301的材料为碳纤维。示例性的，导热纤维增强布301的材料为沥青基碳纤维。相较于其它材料，沥青基碳纤维在其自身纤维的延伸方向上具有优异的导热能力，有利于提高复合材料件300的导热效果。
在一些实施例中，请参阅图6，图6为根据图4所示的复合材料件300在加工过程中，多层导热纤维增强布301在堆叠前的相对位置关系示意图。如图6所示，每层导热纤维增强布301中的纤维单向排列。也就是说，导热纤维增强布301为纤维单向布。相比于纤维双向编织布来说，纤维单向布中的纤维之间排列更紧凑，有利于提高导热纤维增强布301的自身密度，从而有利于提高导热纤维增强布301在纤维的延伸方向上的抗拉强度。当然，可以理解的是，在其它的示例中，导热纤维增强布301也可以为纤维双向编织布。
值得说明的是，纤维单向布是指在一个方向(通常是经向，也有纬向单向织物)具有大量的纤维，在另一方向只有少量并且通常是细的纤维或没有纤维，且布的大部分强度都在一个方向上的一种织物。纤维双向编织布是指两个方向均有纤维，并且两个方向的纤维交错编织。
具体的，请继续参阅图6，并且结合图7，图7为根据图6所示的多层导热纤维增强布301在堆叠状态的示意图。相邻的两层纤维单向布中纤维的延伸方向不同。也就是说，相邻的两层纤维单向布中的纤维不平行，换言之，相邻的两层纤维单向布中纤维之间的夹角的取值范围小于或等于90°。由此一来，由于纤维单向布在其自身的纤维的延伸方向上的导热能力比较优异，通过多角度交错来设置多层纤维单向布，可以显著增加复合材料件300在横向内各方向的导热能力。同时，由于纤维单向布在纤维的延伸方向上有更高的抗拉强度，通过多角度交错来设置多层纤维单向布，可以有效增加复合材料件300各方向上的强度，避免因所有的纤维单向布中的纤维的延伸方向一致，而导致的复合材料件300的强度差的问题。
其中，需要说明的是，相邻的两层纤维单向布中纤维之间的角度存在两个角，如图7中的角α和角β。角α和角β该两个角互补。相邻的两层纤维单向布中纤维之间的夹角是指该互补的两个角(即角α和角β)中的最小正角，即小于或等于90°的角，换言之，该互补的两个角(即角α和角β)中只要有小于或等于90°的角，那么该小于或等于90°的角即被视为相邻的两层导热纤维增强布301中纤维之间的夹角。
在此基础上，为了进一步地提高复合材料件300在横向内各方向的导热能力，有效增加材料各方向上的强度，避免因所有的纤维单向布中的纤维的延伸方向一致，而导致的复合材料件300的强度差的问题，相邻的两层纤维单向布中纤维之间的夹角的取值范围小于或等于45°。
示例性的，相邻的两层导热纤维增强布301中纤维之间的夹角的取值为10°、15°、20°、25°、30°、35°、或38°。
在此基础上，为了进一步地提高复合材料件300在横向内各方向的导热能力，有效增加材料各方向上的强度，避免因所有的纤维单向布中的纤维的延伸方向一致，而导致的复合材料件300的强度差的问题，在一些实施例中，多层纤维单向布中的纤维均不平行。在另一些示例中，其中一部分纤维单向布中纤维的延伸方向不同，其余的纤维单向布中纤维的延伸方向相同，只要相邻的两层纤维单向布中的纤维的延伸方向不同即可。
在一些实施例中，纤维单向布为至少三层。沿着多层纤维单向布的堆叠方向，且由复合材料件300的一端到复合材料件300的另一端的方向上，多层纤维单向布中的纤维在顺时针方向c上依次偏转预设夹角γ。其中，可以理解的是，该预设夹角γ为小于或等于90°的角。这样一来，有利于实现复合材料件300中的多层纤维单向布中的纤维呈现出螺旋堆叠的形式，从而可以更好的提高复合材料件300在横向内各方向的导热能力，有效增加材料各方向上的强度，避免因所有的纤维单向布中的纤维的延伸方向一致，而导致的复合材料件300的强度差的问题。
其中，值得说明的是，沿着多层纤维单向布的堆叠方向，且由复合材料件300的一端到复合材料件300的另一端的方向上，在相邻的三层纤维单向布中，位于中间的纤维单向布的纤维相对于靠近复合材料件300的一端的纤维单向布中的纤维在顺时针方向上偏转的角度，以及靠近复合材料件300的另一端的纤维单向布中的纤维相对于中间的纤维单向布中的纤维在顺时针方向上偏转的角度可以相同，也可以不同。
请参阅图8，图8为本申请提供的一种复合材料件300的加工方法，该复合材料件300的加工方法用于加工图4所示的复合材料件。具体而言，复合材料件300的加工方法具体包括如下步骤：
将导热填料3022与热固性树脂400混合分散均匀，以制备预浸料树脂混合物500；其中，导热填料3022包括线状导热填料T1、片状导热填料T2和粒状导热填料T3三种形态的填料。其中可以理解的是，导热填料3022也可以仅包括线状导热填料T1、片状导热填料T2和粒状导热填料T3中的两种填料。
制备导热纤维增强布301。例如，通过展纱机展纱得到导热纤维增强布301。
可以理解的是，预浸料树脂混合物500和导热纤维增强布301可以同时制备，也可以先后制备，本申请不作具体限制。
将导热纤维增强布301浸渍于预浸料树脂混合物500中，以获得预浸料600。
将多个预浸料600堆叠设置，以获得复合材料件坯件700。
对复合材料件坯件700进行热压处理，以得到复合材料件300，其中处于相邻的两层导热纤维增强布301之间的预浸料树脂混合物在热压后则可形成导热结合层302。
示例性的，将复合材料件坯件700放入真空热压罐内进行热压。并且，对复合材料件坯件700的热压温度为120～160℃之间，例如，热压温度为145℃。热压压力为0.5～2MPa，例如，为1MPa。固化时间为30～60min。
这样一来，预浸料树脂混合物500与导热纤维增强布301之间的浸润效果好，接触面积大，处于相邻的两层导热纤维增强布301之间的预浸料树脂混合物500在热压后形成的导热结合层302对相邻的两层导热纤维增强布301的粘接效果更好，从而可提高复合材料件300的结构强度，另一方面，还有利于预浸料树脂混合物500中的导热填料3022嵌入导热纤维增强布301的表面，从而提高导热填料3022与导热纤维增强布301的接触面积，进而提高复合材料件300的导热效果。此外，不同形态的导热填料3022之间可以相互填补，从而可以增加导热填料3022之间的接触面积，提高导热填料3022在树脂基体3021中的分布密度，从而可以利用不同形态的导热填料3022在导热能力较差的树脂基体3021中构建导热网络，形成导热通路，实现热量在导热结合层302内沿着多个方向进行传导，提高导热结合层302的导热能力。并且，导热填料3022因相互填补增加了接触面积，从而也有利于在更低的导热填料3022的掺入量下的前提下，保证复合材料件300的导热能力，达到节省成本的目的，还可降低导热填料3022的添加对复合材料件300的力学性能的影响。并且，在复合材料件300中，设置多层导热纤维增强布301，有利于提高复合材料件300的结构强度，并且导热纤维增强布301在纤维的延伸方向上具有良好的导热性能，从而有利于进一步提高复合材料件300的导热性能。
在一些示例中，预浸料树脂混合物中还添加有固化剂。固化剂的设置便于复合材料件坯件700的固化，固化剂可为具有能够与热固性树脂发生反应的活性基团的任意化合物。固化剂为氨基、酸酐基或叠氮基的化合物。更具体的，固化剂可以包括双氰胺、二氨基二苯基甲烷、二氨基二苯砜的各种异构体、氨基苯甲酸酯类、多酚化合物、咪唑衍生物、脂肪族胺、四甲基胍、甲基六氢邻苯二甲酸酐、其他羧酸酐、羧酸酰肼、羧酸酰胺、多硫醇、三氟化硼乙胺络合物和其他路易斯酸络合物等中的一种或任意多种组合。
在一些示例中，对预浸料600进行半固化处理，然后将半固化处理后的预浸料600堆叠设置，以获得复合材料件坯件700。半固化状态的预浸料600更加便于堆叠，方便操作，而且在堆叠半固化状态的预浸料600时，不会有液体预浸料树脂混合物500溢出或滴落的问题，可以防止环境不被污染。当然，可以理解的是，在另一些示例中，在堆叠预浸料600之前，也可以不对预浸料600进行固化或半固化处理。
请参阅图9，图9为本申请提供的另一种复合材料件300的截面结构示意图。该实施例与图4所示的实施例的不同之处在于：导热结合层302中不再添加导热填料3022。并且，导热纤维增强布301为纤维单向布，相邻的两层纤维单向布中的纤维不平行。
这样一来，相比于纤维双向编织布来说，纤维单向布中的纤维之间排列更紧凑，有利于提高纤维单向布的自身密度，从而有利于提高纤维单向布在纤维的延伸方向上的抗拉强度。并且由于纤维单向布在其自身的纤维的延伸方向上的导热能力比较优异，通过多角度交错来设置多层纤维单向布，可以显著增加复合材料件300在横向内各方向的导热能力。同时，由于纤维单向布在纤维的延伸方向上有更高的抗拉强度，通过多角度交错来设置多层纤维单向布，可以有效增加复合材料件300各方向上的强度，避免因所有的纤维单向布中的纤维的延伸方向一致，而导致的复合材料件300的强度差的问题。
关于多层纤维增强布中的纤维的具体排布可以参照上文中的描述，此处不再赘述。
请参阅图10，图10为本申请提供的另一种复合材料件300的加工方法，该复合材料件300的加工方法用于加工图9所示的复合材料件。具体而言，复合材料件300的加工方法具体包括如下步骤：
将固化剂和热固性树脂混合分散均匀，制备预浸料树脂混合物500；
制备导热纤维增强布301，其中，导热纤维增强布301为纤维单向布。例如，通过展纱机展纱得到纤维单向布。
将纤维单向布浸渍于预浸料树脂混合物500中，以获得预浸料600。
将多个预浸料600堆叠设置，且使得相邻的两层纤维单向布的纤维不平行，以获得复合材料件坯件700。
对复合材料件坯件700进行热压处理，以得到复合材料件300，其中处于相邻的两层导热纤维增强布301之间的预浸料树脂混合物在热压后则可形成导热结合层302。
示例性的，将复合材料件坯件700放入真空热压罐内进行热压。并且，对复合材料件坯件700的热压温度为120～160℃之间，例如，热压温度为145℃。热压为0.5～2MPa，例如，为1MPa。固化时间为30～60min。
这样一来，预浸料树脂混合物500与纤维单向布之间的浸润效果好，接触面积大，处于相邻的两层纤维单向布之间的预浸料树脂混合物500在热压后形成的导热结合层302对相邻的两层纤维单向布的粘接效果更好，从而可提高复合材料件300的结构强度，另一方面，还有利于预浸料树脂混合物500中的导热填料3022嵌入纤维单向布的表面，从而提高导热填料3022与纤维单向布的接触面积，进而提高复合材料件300的导热效果。并且，由于纤维单向布在其自身的纤维的延伸方向上的导热能力比较优异，通过多角度交错来设置多层纤维单向布，可以显著增加复合材料件300在横向内各方向的导热能力。同时，由于纤维单向布在纤维的延伸方向上有更高的抗拉强度，通过多角度交错来设置多层纤维单向布，可以有效增加复合材料件300各方向上的强度，避免因所有的纤维单向布中的纤维的延伸方向一致，而导致的复合材料件300的强度差的问题。
为了对本申请的实施例的技术效果进行客观评价，以下将通过对比例(对比例1和对比例2)和实验例(实验例1～实验例3)对本申请进行详细地示例性地说明。
在对比例和实验例中，复合材料件300中各组分及其重量份，以及采用各自所对应的复合材料件300的性能表征数据如下表1所示。
表1
其中，表1中的“导热系数”是指纵向导热系数，也即沿着多层导热纤维增强布301堆叠的方向上的导热系数。
根据表1，将对比例1与实验例1比较，可以得出：在导热结合层302中添加线状导热填料T1、片状导热填料T2和粒状导热填料T3，由于所添加的导热填料3022质量较轻，因此复合材料的密度以及抗拉强度变化不大，但是导热系数提升到对比例1的5倍。
将对比例2与实验例1比较，可以得出：在导热结合层302中添加线状导热填料T1、片状导热填料T2和粒状导热填料T3，与添加单一导热填料3022相比，密度有了较大程度的降低，导热系数有所增加，抗拉强度提高到对比例2的3倍。
将实验例3与实验例1比较，可以得出：在导热结合层302中添加线状导热填料T1、片状导热填料T2和粒状导热填料T3的基础上，采用碳纤维单向布，并且多层碳纤维单向布螺旋堆叠的方案，复合材料件300的密度基本保持不变，抗拉强度和导热系数均有较大程度的提高。
将实验例2与对比例1比较，可以得出：在导热结合层302中不添加线状导热填料T1、片状导热填料T2和粒状导热填料T3的基础上，采用碳纤维单向布，并且多层碳纤维单向布螺旋堆叠的方案，复合材料件300的密度基本保持不变，抗拉强度和导热系数均有极大的提高。
将实验例2与对比例2比较，可以得出：在导热结合层302中不添加线状导热填料T1、片状导热填料T2和粒状导热填料T3的基础上，采用碳纤维单向布，并且多层碳纤维单向布螺旋堆叠的方案，与在导热结合层302中添加单一导热填料3022相比，复合材料件300的密度有所降低，抗拉强度提升到了对比例2的6倍。
因此，综上可以得出，一方面，通过采用在导热结合层302中添加三种形态的导热填料3022的方式，和/或，采用碳纤维单向布，并且多层碳纤维单向布螺旋堆叠的方案，在保证复合材料件300的重量基本不变的前提下，有利于提高导热系数和抗拉强度，具有良好的应用前景。
在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，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技术方案的精神和范围。
Claims (29)
1.一种复合材料件，其特征在于，包括：
多层导热纤维增强布，所述多层导热纤维增强布堆叠设置；
导热结合层，相邻的两层所述导热纤维增强布之间设置有所述导热结合层，且利用所述导热结合层粘接在一起，所述导热结合层包括树脂基体和导热填料，所述导热填料分布于所述树脂基体内，所述导热填料包括线状导热填料、片状导热填料和粒状导热填料中的至少两种形态的填料。
2.根据权利要求1所述的复合材料件，其特征在于，所述导热填料为表面改性的导热填料，以增大所述导热填料和所述树脂基体的相容性。
3.根据权利要求2所述的复合材料件，其特征在于，所述表面改性的导热填料采用等离子体表面改性得到。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的复合材料件，其特征在于，所述导热纤维增强布为纤维单向布。
5.根据权利要求4所述的复合材料件，其特征在于，相邻的两层所述纤维单向布的纤维不平行。
6.根据权利要求5所述的复合材料件，其特征在于，多层所述纤维单向布中的纤维均不平行。
7.根据权利要求4～6中任一项所述的复合材料件，其特征在于，相邻的两层所述纤维单向布中纤维之间的夹角的取值范围小于或等于45°。
8.根据权利要求4～7中任一项所述的复合材料件，其特征在于，所述纤维单向布为至少三层，沿着多层所述纤维单向布的堆叠方向，且由所述复合材料件的一端指向所述复合材料件的另一端的方向上，多层所述纤维单向布中的纤维沿着顺时针方向依次偏转预设夹角。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的复合材料件，其特征在于，所述线状导热填料包括碳纳米管和碳纤维中的至少一种。
10.根据权利要求1～9中任一项所述的复合材料件，其特征在于，所述片状导热填料包括石墨烯、氧化石墨烯和氟化石墨烯中的至少一种。
11.根据权利要求1～10中任一项所述的复合材料件，其特征在于，所述粒状导热填料包括氮化物颗粒、碳化物颗粒、氧化物颗粒、金属颗粒和金刚石颗粒中的至少一种；
其中，所述氮化物颗粒包括氮化硼、氮化铝和氮化硅中的至少一种；
所述碳化物颗粒包括碳化硅；
所述氧化物颗粒包括氧化铝、氧化镁、氧化锌中的至少一种。
12.根据权利要求1～11中任一项所述的复合材料件，其特征在于，当所述线状导热填料包括碳纳米管时，所述碳纳米管的长度的取值范围为1～2微米，且所述碳纳米管的横截面的等效直径的取值范围为10～30纳米；
当所述线状导热填料包括碳纤维时，所述碳纤维的长度的取值范围为50～450微米，且所述碳纤维的横截面的等效直径的取值范围为5～7微米。
13.根据权利要求1～12中任一项所述的复合材料件，其特征在于，所述片状导热填料的表面积的取值范围为10μm2～100μm2。
14.根据权利要求1～13中任一项所述的复合材料件，其特征在于，所述粒状导热填料的粒径的取值范围为30～100微米。
15.根据权利要求1～13中任一项所述的复合材料件，其特征在于，所述树脂基体为热固性树脂。
16.根据权利要求15所述的复合材料件，其特征在于，所述热固性树脂包括环氧树脂、苯并噁嗪树脂和酚醛树脂中的至少一种。
17.根据权利要求1～16中任一项所述的复合材料件，其特征在于，所述导热纤维增强布的材料包括碳纤维、石墨纤维、碳纳米管纤维、石墨烯纤维、玻璃纤维、氧化铝纤维、碳化硅纤维、氮化硅纤维和氮化硼纤维中的至少一种。
18.根据权利要求17所述的复合材料件，其特征在于，当所述导热纤维增强布的材料包括所述碳纤维时，所述碳纤维为沥青基碳纤维。
19.根据权利要求1～18中任一项所述的复合材料件，其特征在于，在所述复合材料件中，以所述导热结合层的重量份为30～50份计，所述多层导热纤维增强布的重量份为50～70份。
20.根据权利要求1～19中任一项所述的复合材料件，其特征在于，在所述导热结合层中，以所述树脂基体的重量份为57份～74份计，所述线状导热填料的重量份为1份～3份，所述片状导热填料的重量份为5份～10份，所述粒状导热填料的重量份为20份～30份。
21.一种复合材料件，其特征在于，包括：
多层纤维单向布，所述多层纤维单向布堆叠设置，相邻的两层所述纤维单向布的纤维不平行；
导热结合层，相邻的两层所述纤维单向布之间设置有所述导热结合层，且利用所述导热结合层粘接在一起。
22.根据权利要求21所述的复合材料件，其特征在于，相邻的两层所述纤维单向布中纤维之间的夹角的取值范围小于或等于45°。
23.根据权利要求21或22所述的复合材料件，其特征在于，所述多层纤维单向布中的纤维均不平行。
24.根据权利要求21～23中任一项所述的复合材料件，其特征在于，所述纤维单向布为至少三层，沿着所述多层纤维单向布的堆叠方向，且由所述复合材料件的一端指向所述复合材料件的另一端的方向上，所述多层纤维单向布中的纤维沿着顺时针方向依次偏转预设夹角。
25.根据权利要求21～24中任一项所述的复合材料件，其特征在于，所述纤维单向布的材料包括沥青基碳纤维。
26.一种电子设备的零部件，其特征在于，所述零部件的至少一部分采用如权利要求1～23中任一项所述的复合材料件加工而成。
27.根据权利要求26所述的电子设备的零部件，其特征在于，所述零部件为手机或平板电脑的中框。
28.一种电子设备，其特征在于，包括根据权利要求26或27所述的零部件。
29.一种复合材料件的加工方法，其特征在于，包括如下步骤：
将导热填料与热固性树脂混合分散均匀，以制备预浸料树脂混合物；其中，所述导热填料包括线状导热填料、片状导热填料和粒状导热填料中的至少两种形态的填料；
制备导热纤维增强布；
将所述导热纤维增强布浸渍于所述预浸料树脂混合物中，以获得预浸料；
将多层所述预浸料堆叠设置，以获得复合材料件坯；
对所述复合材料件坯进行热压处理，以得到复合材料件。
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