TWI647176B - 高熱傳導散熱複合膜及其製備方法 - Google Patents

高熱傳導散熱複合膜及其製備方法 Download PDF

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Abstract

本發明提供一種製備方法，包含：製備包含複數氧化石墨烯的氧化石墨烯溶液；製備包含複數奈米初始複合結構的奈米顆粒溶液，奈米初始複合結構包含複數聚多巴胺層包覆的奈米鑽石；提供混合作業，將氧化石墨烯溶液與奈米顆粒溶液混合為混合溶液；提供預備膜成型作業，抽濾混合溶液，保留混合之氧化石墨烯及奈米初始複合結構形成預備膜；提供熱處理作業，加熱預備膜使氧化石墨烯還原為複數還原石墨烯，使奈米初始複合結構的聚多巴胺層變為複數碳層，藉此形成高熱傳導散熱複合膜，以使高熱傳導散熱複合膜具有良好的垂直方向及水平方向導熱性。

Description

高熱傳導散熱複合膜及其製備方法
本發明是有關於一種高熱傳導散熱複合膜及其製備方法，且尤其是有關一種具有石墨烯的高熱傳導散熱複合膜及其製備方法。
半導體製程技術的進度及高功率的需求，使電子元件逐漸朝微型化、輕量化及高速化的趨勢發展，然而過多廢熱的產生及殘留使電子元件發生熱當機現象，進而導致功效下降或耗損，故散熱技術的改善一直都是3C產業的重要的議題。
石墨烯由sp2混成軌域組成，且以σ鍵作為骨架形成六角形蜂巢狀晶格，而藉由離域π電子在平面結構上下方形成π鍵，因此石墨烯具有良好的機械強度及光學性質。此外，石墨烯在導電性及導熱性方面亦具有優良的表現，故興起了石墨烯奈米材料研究的熱潮，並將石墨烯做為散熱塗料、散熱片或熱介面材料，藉此提升電子元件的散熱效能。
然而，由於石墨烯在垂直方向(through-plane)及平面方向(in-plane)上的鍵結方式相去甚遠，而使得其在熱傳導方面的表現上也有很大的差異性。再者，石墨烯在平面方向 熱傳導係數較在垂直方向高出甚多，因此也導致其在應用上受到限制。
有鑑於此，如何有效的改善石墨烯於垂直方向上的熱傳導性能，製作出具有較高垂直方向熱傳導係數的高熱傳導散熱複合膜，遂成相關業者努力的目標。
本發明提供一種高熱傳導散熱複合膜及其製備方法，透過將聚多巴胺層包覆的奈米鑽石與氧化石墨烯混合，再利用高溫熱處理使其分別轉化為碳層包覆的奈米鑽石及還原石墨烯，而可得到具有良好垂直方向及水平方向導熱性能之高熱傳導散熱複合膜。
依據本發明之一態樣提供一種高熱傳導散熱複合膜，其包含複數還原石墨烯及複數個奈米複合結構，各奈米複合結構與還原石墨烯混合且包含一奈米鑽石及一碳層，碳層包覆奈米鑽石。
藉此，聲子可透過奈米複合結構及還原石墨烯傳導熱量，而能提升高熱傳導散熱複合膜垂直方向的熱傳導性能。
依據前述之高熱傳導散熱複合膜，其中複數還原石墨烯層狀堆疊成複數個石墨烯層，奈米複合結構可以混置於石墨烯層之間；或前述高熱傳導散熱複合膜垂直方向熱傳導係數(through-plane thermal conductivity)可大於或等於0.5 W/m.K；或前述高熱傳導散熱複合膜水平方向熱傳導係數(in-plane thermal conductivity)大於或等於400W/m.K。
依據本發明之另一態樣提供一種製備方法，用以製備一高熱傳導散熱複合膜，製備方法包含下列步驟。製備一氧化石墨烯溶液，且氧化石墨烯溶液包含複數氧化石墨烯；製備一奈米顆粒溶液，且奈米顆粒溶液包含複數個奈米初始複合結構，奈米初始複合結構包含一奈米鑽石及包覆奈米鑽石的一聚多巴胺層；提供一混合作業，將氧化石墨烯溶液與奈米顆粒溶液混合為一混合溶液；提供一預備膜成型作業，抽濾混合溶液，保留混合之氧化石墨烯及奈米初始複合結構，以形成一預備膜；提供一熱處理作業，加熱預備膜，使氧化石墨烯還原為複數還原石墨烯，且複數聚多巴胺層轉變為複數個碳層，以使複數奈米初始複合結構轉化為複數奈米複合結構，藉此形成高熱傳導散熱複合膜。
依據前述之製備方法，其中可於製備奈米顆粒溶液時，將複數奈米鑽石分散於一三羥甲基氨甲烷-鹽酸緩衝溶液中，使奈米鑽石均勻分散，再加入多巴胺鹽酸鹽混合，以形成奈米初始複合結構，並將奈米初始複合結構分散於一氨水，形成奈米顆粒溶液。或可於預備膜成型作業中，將混合之氧化石墨烯及奈米初始複合結構加壓靜置及自然乾燥，以形成預備膜。或可於熱處理作業中，將預備膜置入一高溫爐並通入一氬氣，進行800℃高溫退火。
100‧‧‧製備方法
110‧‧‧步驟
120‧‧‧步驟
130‧‧‧步驟
140‧‧‧步驟
150‧‧‧步驟
200‧‧‧高熱傳導散熱複合膜
210‧‧‧奈米複合結構
211‧‧‧碳層
230‧‧‧還原石墨烯
300‧‧‧氧化石墨烯溶液
310‧‧‧氧化石墨烯
400‧‧‧奈米顆粒溶液
410‧‧‧奈米初始複合結構
411‧‧‧聚多巴胺層
412‧‧‧奈米鑽石
500‧‧‧混合溶液
600‧‧‧預備膜
(111)、(220)‧‧‧晶面
第1圖繪示依照本發明一實施方式之一種製備方法之步驟流程圖；第2A圖、第2B圖、第2C圖以及第2D圖分別繪示依照第1圖之製備方法的製造過程示意圖；第3A圖繪示依照本發明之第1實驗例之預備膜的FESEM截面形貌；第3B圖繪示依照本發明之第1實驗例之預備膜於高倍率的FESEM截面形貌；第3C圖繪示依照本發明之第1實驗例之高熱傳導散熱複合膜的FESEM截面形貌；第3D圖繪示依照本發明之第1實驗例之高熱傳導散熱複合膜於高倍率的FESEM截面形貌；第4A圖繪示第1實驗例之穿透式電子顯微鏡影像；第4B圖繪示第4A圖中區域(1)之快速傳立葉轉換圖；第4C圖繪示第4A圖中區域(2)之快速傳立葉轉換圖；第4D圖繪示第4A圖中區域(3)之快速傳立葉轉換圖；第5A圖繪示依照本發明之第2實驗例之預備膜的FESEM截面形貌；第5B圖繪示依照本發明之第2實驗例之高熱傳導散熱複合膜的FESEM截面形貌；第6A圖繪示依照本發明之第3實驗例之預備膜的FESEM截面形貌；第6B圖繪示依照本發明之第3實驗例之高熱傳導散熱複合 膜的FESEM截面形貌；第7A圖繪示依照本發明之第4實驗例之預備膜的FESEM截面形貌；第7B圖繪示依照本發明之第4實驗例之高熱傳導散熱複合膜的FESEM截面形貌；第8A圖繪示依照本發明之第1比較例之預備膜的FESEM截面形貌；第8B圖繪示依照本發明之第1比較例之高熱傳導散熱複合膜於高倍率的FESEM截面形貌；第9A圖繪示依照本發明之第2比較例之預備膜的FESEM截面形貌；第9B圖繪示依照本發明之第2比較例之預備膜於高倍率的FESEM截面形貌；第9C圖繪示依照本發明之第2比較例之高熱傳導散熱複合膜的FESEM截面形貌；第9D圖繪示依照本發明之第2比較例之高熱傳導散熱複合膜於高倍率的FESEM截面形貌；第10圖繪示第1比較例、第2比較例及第1實驗例的垂直方向熱傳導係數圖；第11圖繪示第1實驗例、第2實驗例、第3實驗例及第4實驗例分別於25℃、50℃、75℃及100℃下所測得之的垂直方向熱傳導係數圖；第12圖繪示第1比較例、第2比較例及第1實驗例的水平方向熱傳導係數圖；以及 第13圖繪示第1實驗例、第2實驗例、第3實驗例及第4實驗例分別於25℃、50℃、75℃及100℃下所測得之的水平方向熱傳導係數圖。
以下將參照圖式說明本發明之實施方式。為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，閱讀者應瞭解到，這些實務上的細節不應用以限制本發明。也就是說，在本發明部分實施方式中，這些實務上的細節是非必要的。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示；並且重複之元件將可能使用相同的編號表示。
請參閱第1圖、第2A圖、第2B圖、第2C圖以及第2D圖，其中第1圖繪示依照本發明一實施方式之一種製備方法100之步驟流程圖，第2A圖、第2B圖、第2C圖以及第2D圖分別繪示依照第1圖之製備方法100的製造過程示意圖。製備方法100用以製備一高熱傳導散熱複合膜200，製備方法100包含步驟110、步驟120、步驟130、步驟140以及步驟150。
於步驟110中，製備一氧化石墨烯溶液300，且氧化石墨烯溶液300包含複數氧化石墨烯310。
於步驟120中，製備一奈米顆粒溶液400，且奈米顆粒溶液400包含複數個奈米初始複合結構410，各奈米初始複合結構410包含一奈米鑽石412及包覆奈米鑽石412的一聚多巴胺層411。
於步驟130中，提供一混合作業，將氧化石墨烯溶液300與奈米顆粒溶液400混合為一混合溶液500。
於步驟140中，提供一預備膜600成型作業，抽濾混合溶液500，保留混合之氧化石墨烯310及奈米初始複合結構410，以形成一預備膜600。
於步驟150中，提供一熱處理作業，加熱預備膜600，使氧化石墨烯310還原為複數還原石墨烯230，且聚多巴胺層411轉變為碳層211，以使複數奈米初始複合結構410轉化為複數奈米複合結構210，藉此形成高熱傳導散熱複合膜200。
藉此，製備的高熱傳導散熱複合膜200包含有複數還原石墨烯230及複數個奈米複合結構210，各奈米複合結構210與還原石墨烯230混合且包含奈米鑽石412及碳層211，碳層211包覆奈米鑽石412，是以高熱傳導散熱複合膜200可以具有良好的垂直方向及水平方向熱傳導性能。後面將詳細的說明製備方法100的細節。
在步驟110中，可以利用化學還原法製成複數氧化石墨烯310，而如第2A圖所示，可將複數氧化石墨烯310分散於去離子水中以形成氧化石墨烯溶液300。
於步驟120中，是將複數奈米鑽石412分散於一三羥甲基氨甲烷-鹽酸緩衝溶液中，使奈米鑽石412均勻分散，再加入多巴胺鹽酸鹽混合，而如第2A圖所示，可形成奈米初始複合結構410，並將奈米初始複合結構410分散於一氨水，形成奈米顆粒溶液400。其中當奈米初始複合結構410分散於氨水中，可以使其再度達到良好的分散效果。
於步驟130中，先將氧化石墨烯溶液300以超音波震盪，使其層間剝離且均勻分散，再如第2B圖所示，混合氧化石墨烯溶液300以及奈米顆粒溶液400，並可利用磁石攪拌充分混合，以得混合溶液500，且聚多巴胺層411的表面官能基可提升奈米初始複合結構410於混合溶液500中與氧化石墨烯310的分散性。
於步驟140中，是將混合之氧化石墨烯310及奈米初始複合結構410加壓靜置及自然乾燥，以形成預備膜600。其可以是利用真空抽濾(vacuum filtration)方式將混合溶液500中的液體抽乾，抽濾後保留混合之氧化石墨烯310及奈米初始複合結構410，並將上述的氧化石墨烯310及奈米初始複合結構410加壓靜置及自然乾燥，以形成預備膜600。如第2C圖所示，預備膜600包含複數氧化石墨烯310及奈米初始複合結構410，且複數氧化石墨烯310及奈米初始複合結構410彼此混合。
於步驟150中，可將預備膜600置入一高溫爐(未繪示)並通入一氬氣(未繪示)，進行800℃高溫退火，藉此形成高熱傳導散熱複合膜200。透過高溫氣氛退火的方式可使氧化石墨烯310移除大部分的氧化官能基而還原為還原石墨烯230，同時會產生部分的重新堆疊效果，而使得還原石墨烯230具有相異的層間距及使X光繞射光譜分析中的峰值具有很大的半高寬；另外，高溫氣氛退火的方式亦可以使聚多巴胺層411碳化為碳層211，而具有形成複數個碳層211包覆奈米鑽石412的奈米複合結構210。如第2D圖所示，高熱傳導散熱複合膜200 包含複數還原石墨烯230及奈米複合結構210，奈米複合結構210與還原石墨烯230混合。更詳細的說，還原石墨烯230層狀堆疊成複數個石墨烯層(未標示)，而奈米複合結構210混置於石墨烯層之間，如第2D圖中的虛線箭頭所示，其能有助於垂直方向的熱傳遞，因此，較佳地，高熱傳導散熱複合膜200垂直方向熱傳導係數可大於或等於0.5W/m.K。
<實驗例>
請參閱第3A圖、第3B圖、第3C圖以及第3D圖，其中第3A圖繪示依照本發明之第1實驗例之預備膜的FESEM截面形貌；第3B圖繪示依照本發明之第1實驗例之預備膜於高倍率的FESEM截面形貌；第3C圖繪示依照本發明之第1實驗例之高熱傳導散熱複合膜的FESEM截面形貌；第3D圖繪示依照本發明之第1實驗例之高熱傳導散熱複合膜於高倍率的FESEM截面形貌，而第3A圖、第3B圖、第3C圖以及第3D圖的FESEM截面形貌是利用場發射掃描式電子顯微鏡(型號JEOL JSM 6500F)取得。
第1實驗例依照化學還原法(Modified Hummers method)來製備氧化石墨烯，於製備一氧化石墨烯溶液時，先將1克325網目數(mesh)的天然石墨片(Natural graphite flakes)加入100毫升的濃硫酸(Concentrated sulfuric acid，H2SO4)中，冰浴下攪拌1小時使石墨發生插層反應。接著加入4克過錳酸鉀(Potassium permanganate，KMnO4)作為強氧化劑且於40℃水浴下攪拌6小時持續進行氧化反應，再緩慢加入50毫升去離子水攪拌1小時，利用水稀釋濃硫酸時所釋放的熱 能均勻加熱溶液，將石墨間較弱的鍵結撐開，此步驟需緩慢進行以避免升溫過快造成氧官能基的破壞。接著再緩慢加入100毫升去離子水攪拌30分鐘，使石墨達到完整的插層反應。最後以40毫升35%之過氧化氫(Hydrogen peroxide，H2O2)終止反應。將溶液靜置隔夜後會分層，倒掉上層澄清液後，加入200毫升5%鹽酸(Hydrochloric acid，HCl)攪拌10分鐘，以去除溶液內的金屬離子與雜質，再將溶液分裝於6個離心管中，以每分鐘5000轉(rpm)之轉速離心30分鐘，倒掉上層澄清液後再加入去離子水，以相同的轉速與時間，反覆離心直到溶液達到中性，即可得到濃度為每毫升8毫克之氧化石墨烯溶液。
於製備奈米顆粒溶液時，將20毫克的奈米鑽石加入由三羥甲基氨基甲烷(Tris)與鹽酸(HCl)配置成pH值為8.5的緩衝溶液(Tris-hydrochloride,Tris-HCl)，以維持溶液之酸鹼性。經由超音波聲震1小時以達到均勻分散後，接著加入等比例的多巴胺鹽酸鹽(Dopamine hydrochloride，DA)，其中奈米鑽石、去離子水及多巴胺鹽酸鹽的重量比例為1：1：1，並以磁石攪拌18小時，以使多巴胺在奈米鑽石表面上自聚合成聚多巴胺層。接著利用離心的方式去除剩餘的多巴胺溶液，以取得具有聚多巴胺層包覆奈米鑽石的奈米初始複合結構，再將奈米初始複合結構分散於氨水中完成奈米顆粒溶液的製備。
於混合作業中，取具有20毫克氧化石墨烯之氧化石墨烯溶液以超音波震盪1小時，使其層間剝離且均勻分散，再將奈米顆粒溶液與氧化石墨烯溶液藉由磁石攪拌的方式充分混合，此步驟持續1小時後，即可得混合溶液。
於預備膜成型作業中，利用真空抽濾的方式，將溶液中的液體抽乾保留混合之氧化石墨烯及奈米初始複合結構，經過加壓靜置後自然乾燥，最後得到直徑約為35mm的預備膜。
於熱處理作業中，將預備膜裁剪為直徑約為25.5mm之圓形試片，而後夾於兩片石英片中，放入高溫爐內進行熱還原反應。再通入每分鐘標準200毫升(standard cubic centimeter per minute，sccm)氬氣的氣氛下，以每分鐘10℃之升溫速率加熱試片至100℃，持溫30分鐘以去除試片中的水氣；接著持續升溫至220℃並持溫30分鐘，以移除氧化石墨烯中的含氧官能基；而後升溫至800℃持溫1小時，使聚多巴胺碳化；最後以每分鐘50℃之降溫速率冷卻試片至室溫，得到高熱傳導散熱複合膜。
請參閱第4A圖、第4B圖、第4C圖及第4D圖，其中第4A圖繪示第1實驗例之穿透式電子顯微鏡影像，第4B圖繪示第4A圖中區域(1)之快速傳立葉轉換圖(Fast fourier transform，FFT)；第4C圖繪示第4A圖中區域(2)之快速傳立葉轉換圖；第4D圖繪示第4A圖中區域(3)之快速傳立葉轉換圖。而第4A圖是使用型號為JEOL JEM-3000F的穿透式電子顯微鏡(transmission electron microscope，TEM)取得。由第4A圖可知，經熱處理作業後，聚多巴胺中的六環結構可以保留下來，而形成碳層包覆的奈米鑽石，其中碳層的厚度約5nm，進一步透過第4B圖中區域(1)碳層之快速傅立葉轉換圖可知，其繞射圖形呈現光暈圓環的圖像，可判斷此碳層為非晶 碳結構，而第4C圖中區域(2)為碳層包覆的奈米鑽石，其快速傅立葉轉換圖中的繞射點可分別對應鑽石結構中的(111)與(220)晶面，表示奈米鑽石經熱處理後並無改變其相結構；此外，第4D圖中區域(3)為奈米鑽石與碳層交界，由此界面處可發現，其所得之快速傅立葉轉換圖同時顯現了鑽石的繞射點與碳層之非晶訊號。
請參閱第5A圖以及第5B圖，其中第5A圖繪示依照本發明之第2實驗例之預備膜的FESEM截面形貌；第5B圖繪示依照本發明之第2實驗例之高熱傳導散熱複合膜的FESEM截面形貌。
第2實驗例的製備方式與第1實驗例類似，差別於，在製備奈米顆粒溶液時，使用40毫克的奈米鑽石。
請參閱第6A圖以及第6B圖，其中第6A圖繪示依照本發明之第3實驗例之預備膜的FESEM截面形貌；第6B圖繪示依照本發明之第3實驗例之高熱傳導散熱複合膜的FESEM截面形貌。
第3實驗例的製備方式與第1實驗例類似，差別於，在製備奈米顆粒溶液時，使用60毫克的奈米鑽石。
請參閱第7A圖以及第7B圖，其中第7A圖繪示依照本發明之第4實驗例之預備膜的FESEM截面形貌；第7B圖繪示依照本發明之第4實驗例之高熱傳導散熱複合膜的FESEM截面形貌。
第4實驗例的製備方式與第1實驗例類似，差別於，在製備奈米顆粒溶液時，使用80毫克的奈米鑽石。
由第3A圖、第3B圖、第5A圖、第6A圖以及第7A圖的預備膜可看出，具有聚多巴胺層包覆奈米鑽石的奈米初始複合結構可以混置於氧化石墨烯中形成層狀結構；而由第3C圖、第3D圖、第5B圖、第6B圖以及第7B圖可看出，由於聚多巴胺的表面官能基可以增加奈米鑽石與氧化石墨烯的界面接合力，因此由預備膜經高溫熱處理後所形成之高熱傳導散熱複合膜仍可維持緊密結構，甚至因為氧化石墨烯含氧官能基的移除，導致重新排列形成之還原石墨烯可以具有更緊實的層狀結構，而使得膜厚減少，有利於提升聲子的傳遞效應，進而提升熱傳導性質。
<比較例>
請參閱第8A圖及第8B圖，其中第8A圖繪示依照本發明之第1比較例之預備膜的FESEM截面形貌；第8B圖繪示依照本發明之第1比較例之高熱傳導散熱複合膜於高倍率的FESEM截面形貌。
第1比較例的高熱傳導散熱複合膜僅包含複數還原石墨烯。首先，製備一氧化石墨烯溶液，其與第1實驗例所述之製備方法相同，當製備出包含20毫克之氧化石墨烯溶液後，直接進行與上述第1實驗例相同之預備膜成型作業以取得預備膜，最終進行熱處理作業以形成包含還原石墨烯的高熱傳導散熱複合膜。
請參閱第9A圖、第9B圖、第9C圖及第9D圖，其中第9A圖繪示依照本發明之第2比較例之預備膜的FESEM截面形貌，第9B圖繪示依照本發明之第2比較例之預備膜於高 倍率的FESEM截面形貌，第9C圖繪示依照本發明之第2比較例之高熱傳導散熱複合膜的FESEM截面形貌，第9D圖繪示依照本發明之第2比較例之高熱傳導散熱複合膜於高倍率的FESEM截面形貌。
第2比較例的高熱傳導散熱複合膜包含複數還原石墨烯及複數奈米鑽石，且複數還原石墨烯與複數奈米鑽石混合。首先，製備一氧化石墨烯溶液，其與第1實驗例所述之製備方法相同，再製作出由20毫克奈米鑽石與氨水混合之奈米顆粒溶液，直接進行與上述第1實驗例相同的混合作業及預備膜成型作業以取得預備膜，最終進行熱處理作業以形成高熱傳導散熱複合膜。第2比較例的高熱傳導散熱複合膜與第1實驗例至第4實驗例的高熱傳導散熱複合膜之差異在於，第2比較例之奈米鑽石未被碳層包覆。
請參閱第10圖，其中第10圖繪示第1比較例、第2比較例及第1實驗例的垂直方向熱傳導係數圖，而第10圖中的垂直方向熱傳導係數是利用雷射閃光法於25℃下所測得熱擴散係數與密度、比例的乘積計算而得。
由第10圖可知，第1比較例之純還原石墨烯膜的高熱傳導散熱複合膜的垂直方向熱傳導係數最低，而第2比較例之具有奈米鑽石與還原石墨烯混合之高熱傳導散熱複合膜的垂直方向熱傳導係數較第1比較例高，此乃是因為奈米鑽石能混置於石墨烯層間以填補氧化石墨烯高溫熱還原為還原石墨烯時形成的空孔，使奈米鑽石可作為石墨烯層間的熱傳路 徑，因此熱傳導係數可提升。但由第9D圖之可知，第2比較例的高熱傳導散熱複合膜中仍有裂縫出現而非完全緊密結構。
對於第1實驗例的高熱傳導散熱複合膜而言，由於聚多巴胺表面上的官能基可增加奈米鑽石與氧化石墨烯層間的界面接合力，因此經過熱還原過程後，高熱傳導散熱複合膜會呈現緊密結構，同時，聚多巴胺碳化後產生的碳層可作為聲子在垂直方向的傳遞橋樑，而提升高熱傳導散熱複合膜之垂直方向熱傳導性質，使其垂直方向的熱擴散係數提高，因此可證明本發明之高熱傳導散熱複合膜確實可以有效提升垂直方向熱傳導係數。
請參閱第11圖，其中第11圖繪示第1實驗例、第2實驗例、第3實驗例及第4實驗例分別於25℃、50℃、75℃及100℃下所測得之的垂直方向熱傳導係數圖，其可看出第1實驗例、第2實驗例、第3實驗例及第4實驗例之高熱傳導散熱複合膜的垂直方向熱傳導係數皆大於0.5W/m.K，且在不同溫度下皆具有良好的垂直方向熱傳導係數。
請參閱第12圖及第13圖，其中第12圖繪示第1比較例、第2比較例及第1實驗例的水平方向熱傳導係數圖，第13圖繪示第1實驗例、第2實驗例、第3實驗例及第4實驗例分別於25℃、50℃、75℃及100℃下所測得之的水平方向熱傳導係數圖。由第12圖可看出，第1實驗例之高熱傳導散熱複合膜的水平方向熱傳導係數較第1比較例及第2比較例高，具有良好的水平方向熱傳導效果；而由第13圖可看出，第1實驗例、第2實驗例、第3實驗例及第4實驗例之高熱傳導散熱複合膜的水平 方向熱傳導係數皆大於400W/m.K，其中最高值在常溫下可達1406.2W/m.K，在100℃下更可高達1899.7W/m.K，且在不同溫度下皆具有良好的水平方向熱傳導係數，較佳地，高熱傳導散熱複合膜的水平方向熱傳導係數小於或等於2000W/m.K。而在此要特別說明的是，雖然第2實驗例至第4實驗例之高熱傳導散熱複合膜的水平方向熱傳導係數低於第2比較例之高熱傳導散熱複合膜，但仍高於第1比較例的高熱傳導散熱複合膜，因此可證明本發明之高熱傳導散熱複合膜在水平方向上具有相較於習用技術之高導熱效果。
雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

Claims (8)

  1. 一種高熱傳導散熱複合膜，包含：複數還原石墨烯；以及複數個奈米複合結構，與該些還原石墨烯混合，且各該奈米複合結構包含：一奈米鑽石；及一碳層，包覆該奈米鑽石。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之高熱傳導散熱複合膜，其中該些還原石墨烯層狀堆疊成複數個石墨烯層，該些奈米複合結構混置於該些石墨烯層之間。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之高熱傳導散熱複合膜，其垂直方向熱傳導係數(through-plane thermal conductivity)大於或等於0.5W/m.K。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之高熱傳導散熱複合膜，其水平方向熱傳導係數(in-plane thermal conductivity)大於或等於400W/m.K。
  5. 一種製備方法，用以製備一高熱傳導散熱複合膜，該製備方法包含：製備一氧化石墨烯溶液，該氧化石墨烯溶液包含複數氧化石墨烯；製備一奈米顆粒溶液，該奈米顆粒溶液包含複數個奈米初始複合結構，各該奈米初始複合結構包含一奈米鑽石及包覆該奈米鑽石的一聚多巴胺層；一混合作業，將該氧化石墨烯溶液與該奈米顆粒溶液混合為一混合溶液；一預備膜成型作業，抽濾該混合溶液，保留混合之該些氧化石墨烯及該些奈米初始複合結構，以形成一預備膜；以及一熱處理作業，加熱該預備膜，使該些氧化石墨烯還原為複數還原石墨烯，且該些聚多巴胺層轉變為複數個碳層，以使該些奈米初始複合結構轉化為複數奈米複合結構，藉此形成該高熱傳導散熱複合膜。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之製備方法，其中於製備該奈米顆粒溶液時，將複數奈米鑽石分散於一三羥甲基氨甲烷-鹽酸緩衝溶液中，使該些奈米鑽石均勻分散，再加入多巴胺鹽酸鹽混合，以形成該些奈米初始複合結構，並將該些奈米初始複合結構分散於一氨水，形成該奈米顆粒溶液。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之製備方法，其中於該預備膜成型作業中，將混合之該些氧化石墨烯及該些奈米初始複合結構加壓靜置及自然乾燥，以形成該預備膜。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之製備方法，其中於該熱處理作業中，將該預備膜置入一高溫爐並通入一氬氣，進行800℃高溫退火。
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