CN204706555U

CN204706555U - 一种散热用碳纳米管复合石墨膜

Info

Publication number: CN204706555U
Application number: CN201520300152.3U
Authority: CN
Inventors: 陈名海; 金赫华; 李清文
Original assignee: Suzhou Creative Carbon Nanotechnology Co ltd
Current assignee: Suzhou Creative Carbon Nanotechnology Co ltd
Priority date: 2015-05-11
Filing date: 2015-05-11
Publication date: 2015-10-14
Anticipated expiration: 2025-05-11

Abstract

本实用新型揭示了一种散热用碳纳米管复合石墨膜，其包括：彼此复合的石墨导热层和碳纳米管散热层，其中，所述石墨导热层具有彼此相对的第一表面和第二表面，所述第一表面和/或第二表面至少涂覆有一层碳纳米管散热层。与现有技术相比，本实用新型通过在石墨导热层的表面直接涂覆碳纳米管散热层，使得石墨导热层垂直方向上的散热能力增强，同时，有机涂层的涂覆使得石墨导热层具有更加优越的力学性能和柔韧性，显著提高石墨导热层的使用特性；简单便捷的使用涂覆方式，可以适应不同形貌石墨基底的高效涂装，具有重要的规模化应用商业价值。

Description

一种散热用碳纳米管复合石墨膜

技术领域

本实用新型属于导热材料技术领域，尤其涉及一种散热用碳纳米管复合石墨膜。

背景技术

随着电子器件大功率和微型化的发展趋势，高效散热已经成为制约器件性能和结构设计的关键瓶颈。大量电子器件集成在狭小空间，使传统散热器件无法获得足够的安装空间，极大制约着微型器件的发展。高导热石墨膜是一种在水平方向具有超高热导率的石墨膜材料，在微观结构中高结晶的石墨片层结构沿着水平方向精密堆叠在一起，其热导率甚至可达1500-2000 W/mK，是目前商用导热材料中热导率最高的材料。基于其优秀的水平导热特性，高导热石墨膜可以迅速将热源热量传递至石墨膜边缘，且能实现热源热量的定向散热，极大便利了电子器件设计，在大屏幕手机、平板电脑等产品中被大量使用。但是高导热石墨膜中石墨片沿水平方向堆垛，使其在厚度方向的导热特性特别差，往往只有几十W/mK，甚至更低。在现有技术中，一般通过在高导热石墨膜中填充导热填料以提高其厚度方向热导率，但这一尝试往往带来石墨膜结构完整性和力学性能的下降。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种能解决上述技术问题的散热用碳纳米管复合石墨膜。

其中，散热用碳纳米管复合石墨膜包括：

彼此复合的石墨导热层和碳纳米管散热层，其中，所述石墨导热层具有彼此相对的第一表面和第二表面，所述第一表面和/或第二表面至少涂覆有一层碳纳米管散热层。

作为本实用新型的进一步改进，所述石墨导热层由高导热石墨材料紧密堆叠而成，其厚度在 1μm-200μm之间。

作为本实用新型的进一步改进，所述碳纳米管散热层可通过丝网印刷、喷墨打印、辊涂、刮涂、喷涂方式涂覆在所述石墨导热层的第一表面和/或第二表面。

作为本实用新型的进一步改进，所述碳纳米管散热层的涂覆厚度在0.1μm-100μm之间。

作为本实用新型的进一步改进，所述散热用碳纳米管复合石墨膜被设置为可涂覆不干胶或导热胶与热源贴合。

作为本实用新型的进一步改进，所述散热用碳纳米管复合石墨膜的热导率采用激光热导仪测试，所述散热用碳纳米管复合石墨膜的水平热导率在300-1400 W/mK之间。

与现有技术相比，本实用新型通过在石墨导热层的表面直接涂覆碳纳米管散热层，使得石墨导热层垂直方向上的散热能力增强，同时，有机涂层的涂覆使得石墨导热层具有更加优越的力学性能和柔韧性，显著提高石墨导热层的使用特性；简单便捷的使用涂覆方式，可以适应不同形貌石墨基底的高效涂装，具有重要的规模化应用商业价值。

附图说明

图1是本实用新型一实施方式中只在石墨导热层的一个表面涂覆碳纳米管散热层的散热用碳纳米管复合石墨膜的结构示意图。

图2是本实用新型一实施方式中在石墨导热层的上下两个表面均涂覆碳纳米管散热层的散热用碳纳米管复合石墨膜的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图所示的具体实施方式对本实用新型进行详细描述。但这些实施方式并不限制本实用新型，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本实用新型的保护范围内。

参图1和图2所示，本实用新型一实施方式中的散热用碳纳米管复合石墨膜100包括彼此复合的石墨导热层10和碳纳米管散热层20，石墨导热层10具有彼此相对的第一表面11和第二表面12，碳纳米管散热层20可单独涂覆在第一表面11上或第二表面12上，也可以同时涂覆在第一表面11和第二表面12上。优选地，碳纳米管散热层20可根据需要涂覆一层或多层。

石墨导热层10，由高导热石墨材料紧密堆叠而成，其厚度在 1μm-200μm之间，优选地，石墨导热层10选自天然石墨、人工石墨、高取向热解石墨、石墨烯微片的任意一种或几种的组合。

碳纳米管散热层20包括碳纳米管材料、助剂和粘结树脂。其中，碳纳米管材料选自碳纳米管、碳纳米管纤维的任意一种或几种的组合；粘结树脂为水性聚氨酯、水性丙烯酸、水性环氧树脂、水性醇酸树脂、水性有机硅树脂的任意一种或几种组合。优选地，碳纳米管材料在碳纳米管散热层20中所占的重量百分比为5-30%；粘结树脂在所述碳纳米管散热层中所占的重量百分比为65-95%。

在这里值得一提的是，粘结树脂与碳纳米管材料、助剂混合构成水性碳纳米管涂料体系，而在现有技术中，粘结树脂一般作为单独的一层结构位于石墨导热层10和碳纳米管散热层20之间，这可能会导致石墨导热层10和碳纳米管散热层20之间粘结不牢。本实用新型中，粘结树脂作为碳纳米管散热层20的一个组分分散在碳纳米管散热层20中，在石墨导热层10和碳纳米管散热层20复合的过程中直接起粘结作用，可使碳纳米管散热层20与石墨导热层10粘结均匀、牢固。同时，有机涂层的涂覆使得石墨导热层具有更加优越的力学性能和柔韧性，显著提高石墨导热层的使用特性，水性碳纳米管涂料体系，具有绿色、环保的特点。

进一步地，碳纳米管散热层20可通过丝网印刷、喷墨打印、辊涂、刮涂、喷涂等方式涂覆在石墨导热层10的第一表面11和/或第二表面12，涂覆厚度在0.1μm-100μm之间。

另外，散热用碳纳米管复合石墨膜100在使用过程中可进一步涂覆不干胶、导热胶等，以便其与热源紧密贴合。

为了更好的阐述本实用新型，以下提供一些石墨导热层10和碳纳米管散热层20复合的具体实施例。

实施例1：

以高取向热解石墨膜为石墨导热层，厚度1μm；碳纳米管散热层中含碳纳米管的重量百分比为20%，水性聚氨酯的重量百分比为75%，助剂的重量百分比为5%；采用喷涂工艺将碳纳米管散热层直接涂覆在石墨导热层上，涂层厚度10μm，90℃烘烤干燥15分钟，即得到散热用碳纳米管复合石墨膜。采用红外辐射率测试仪测试其涂覆有碳纳米管散热层的表面，其红外辐射率为0.956。采用激光热导仪测试散热用碳纳米管复合石墨膜的水平热导率，为~1400W/mK。

实施例2：

以人工石墨膜为石墨导热层，厚度15μm；碳纳米管散热层中含碳纳米管的重量百分比为5%，水性丙烯酸的重量百分比为90%，助剂的重量百分比为5%；采用丝网印刷工艺将碳纳米管散热层直接涂覆在石墨导热层上，涂层厚度0.1μm，90℃烘烤干燥15分钟，即得到散热用碳纳米管复合石墨膜。采用红外辐射率测试仪测试其涂覆有碳纳米管散热层的表面，其红外辐射率为0.95。采用激光热导仪测试散热用碳纳米管复合石墨膜的水平热导率，为~1400 W/mK 。

实施例3：

以天然石墨为石墨导热层，厚度15μm；碳纳米管散热层中含石墨烯的重量百分比为10%，水性环氧树脂重量百分比为85%，助剂重量百分比为5%；采用喷墨打印工艺将碳纳米管散热层直接涂覆在石墨导热层上，涂层厚度10μm，90℃烘烤干燥15分钟，即得到散热用碳纳米管复合石墨膜。采用红外辐射率测试仪测试其涂覆有碳纳米管散热层的表面，其红外辐射率为0.955。采用激光热导仪测试散热用碳纳米管复合石墨膜的水平热导率，为~1400W/mK。

实施例4：

以石墨烯微片为石墨导热层，厚度50μm；碳纳米管散热层中含碳纳米管和碳纳米管纤维的重量百分比为30%，水性丙烯酸的重量百分比为65%，助剂的重量百分比为5%；采用辊涂工艺将碳纳米管碳纳米管和碳纳米管纤维散热层直接涂覆在石墨导热层上，涂层厚度10μm，90℃烘烤干燥15分钟，即得到散热用碳纳米管复合石墨膜。采用红外辐射率测试仪测试其涂覆有碳纳米管散热层的表面，其红外辐射率为0.95。采用激光热导仪测试散热用碳纳米管复合石墨膜的水平热导率，为~350W/mK。

实施例5：

以天然石墨和石墨烯微片为石墨导热层，厚度200μm；碳纳米管散热层中含石墨烯和碳纳米管（比例1:1）混合物的重量百分比为20%，水性醇酸树脂和水性有机硅树脂的混合重量百分比为75%，助剂的重量百分比为5%；采用刮涂工艺将碳纳米管散热层直接涂覆在石墨导热层上，涂层厚度100μm，90℃烘烤干燥15分钟，即得到散热用碳纳米管复合石墨膜。采用红外辐射率测试仪测试其涂覆有碳纳米管散热层的表面，其红外辐射率为0.95。采用激光热导仪测试散热用碳纳米管复合石墨膜的水平热导率，为~300W/mK。

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，各实施方式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。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本实用新型的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本实用新型的保护范围，凡未脱离本实用新型技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种散热用碳纳米管复合石墨膜，其特征在于，包括：彼此复合的石墨导热层和碳纳米管散热层，其中，所述石墨导热层具有彼此相对的第一表面和第二表面，所述第一表面和/或第二表面至少涂覆有一层碳纳米管散热层。

2.根据权利要求1所述的散热用碳纳米管复合石墨膜，其特征在于，所述石墨导热层由高导热石墨材料紧密堆叠而成，其厚度在 1μm-200μm之间。

3.根据权利要求1所述的散热用碳纳米管复合石墨膜，其特征在于，所述碳纳米管散热层可通过丝网印刷、喷墨打印、辊涂、刮涂、喷涂方式涂覆在所述石墨导热层的第一表面和/或第二表面。

4.根据权利要求1所述的散热用碳纳米管复合石墨膜，其特征在于，所述碳纳米管散热层的涂覆厚度在0.1μm-100μm之间。

5.根据权利要求1所述的散热用碳纳米管复合石墨膜，其特征在于，所述散热用碳纳米管复合石墨膜被设置为可涂覆不干胶或导热胶以使得其与热源贴合。

6.根据权利要求1所述的散热用碳纳米管复合石墨膜，其特征在于，所述散热用碳纳米管复合石墨膜的热导率采用激光热导仪测试，所述散热用碳纳米管复合石墨膜的水平热导率在300-1400 W/mK之间。