本發(fā)明屬于材料散熱技術領域，具體涉及一種新型復合散熱片及其制備方法。

背景技術：

隨著集成電路技術和高密度印制板組裝技術的迅速發(fā)展，電路板的組裝密度不斷提高，電子芯片上集成的電子元件數(shù)目不斷增大，儀器及設備也日益向輕、薄、短、小方向發(fā)展。這些設備在高頻工作頻率下，內(nèi)部芯片以及外圍電路中的電子元件將產(chǎn)生大量的熱量。如果不能及時散熱，會嚴重影響其工作效率，甚至燒毀設備，因此散熱問題已經(jīng)成為影響其使用壽命的關鍵限制因素。為保障電子設備運行的穩(wěn)定和可靠性，需要使用高穩(wěn)定性、高導熱性等綜合性能優(yōu)異的散熱材料，能及時、快速的將電子元器件所產(chǎn)生的熱量傳遞出去，保障電子設備穩(wěn)定正常的工作。

隨著技術的進步，平板電腦、智能手機、高端的數(shù)碼產(chǎn)品都已經(jīng)在市場上普及了，性能也越來越來強，其發(fā)熱量也越來越大，散熱問題成了制約其發(fā)展的關鍵因素。當前國內(nèi)外的散熱材料主要有石墨片和金屬銅、鋁；金屬散熱材料密度大，容易氧化的缺點無法滿足設備輕巧短小的要求；石墨片是一種新型的散熱材料，具有密度小，延展性好等優(yōu)點。但是石墨導熱是各向異性的，沿平面方向的導熱性好而沿厚度方向的導熱性差。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種新型復合散熱片，同時提供其制備方法是本發(fā)明的又一發(fā)明目的。

基于上述目的，本發(fā)明采取如下技術方案：一種新型復合散熱片，所述散熱片是由納米鉆石烯、可膨脹石墨混合后擠壓制得。

納米鉆石烯的混合重量比為0.5～10wt%。當納米鉆石烯的添加量大于10%以后，會明顯降低石墨板的柔韌性，因此最高只添加到10%。

混合前，納米鉆石烯經(jīng)以下方法進行分散處理：將平均粒徑分別為50nm和200nm的兩種納米鉆石烯按重量比為1︰（1～1.5）置于乙醇和丙酮的混合液中超聲分散60～120min，乙醇和丙酮的體積混合比為（1～1.2）︰1；納米鉆石烯與乙醇和丙酮的混合溶液的質量比為（1～1.5）︰1，超聲分散后加入納米鉆石烯重量的1～2%的硅烷偶聯(lián)劑，繼續(xù)超聲分散30～40min，最后過濾、真空干燥即可。添加經(jīng)分散的納米鉆石烯可使可膨脹石墨和納米鉆石烯混合更加均勻。

所述可膨脹石墨由以下方法制得：將100～200目、純度為99.99%以上的鱗片石墨與高錳酸鉀混合，加入高氯酸，在30～40℃及攪拌條件下反應1～2h；用清水洗滌至pH值6.5～6.8，脫水和干燥；最后在溫度為1000℃的石墨膨脹爐中高溫膨脹8～12h，自然冷卻。

所述的新型復合散熱片的制備方法，包括以下步驟：1）將納米鉆石烯與可膨脹石墨放入混料機進行混合，混合時間為40～80min；2）混合料經(jīng)壓延后擠壓成片即得。

步驟2）中壓延的厚度為3～4mm；擠壓成片的厚度為0.05～2.0mm。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果在于：

1）傳統(tǒng)的石墨散熱片在沿厚度方向散熱差，沿平面方向散熱好，本發(fā)明通過添加納米鉆石烯可顯著提高石墨散熱片沿厚度方向的散熱性，整體上提高其散熱能力；

2）納米鉆石烯硬度高，耐磨性強，可大大延長散熱片的使用壽命；

3）該方法制備的散熱片厚度、形狀可控，可根據(jù)客戶要求定制；

4）對設備要求低，成本低，方法簡單，且對環(huán)境幾乎沒有污染，適合大批量生產(chǎn)。

附圖說明

圖1是沿厚度方向導熱測量數(shù)據(jù)；

圖2是沿平面方向導熱測量數(shù)據(jù)。

具體實施方式

下面實施例只為進一步說明本發(fā)明，不以任何形式限制本發(fā)明。

實施例1

一種新型復合散熱片，所述散熱片是由納米鉆石烯、可膨脹石墨混合后擠壓制得。納米鉆石烯的混合重量比為5wt%。

混合前，納米鉆石烯經(jīng)以下方法進行分散處理：將平均粒徑分別為50nm和200nm的兩種納米鉆石烯按重量比為1︰1.3置于乙醇和丙酮的混合液中超聲分散80min，乙醇和丙酮的體積混合比為1.1︰1；納米鉆石烯與乙醇和丙酮的混合溶液的質量比為1.3︰1，超聲分散后加入納米鉆石烯重量的1%的硅烷偶聯(lián)劑，繼續(xù)超聲分散30min，最后過濾、真空干燥即可。

可膨脹石墨由以下方法制得：將180目、純度為99.99%以上的鱗片石墨與高錳酸鉀混合，加入高氯酸，在35℃及攪拌條件下反應1.5h；用清水洗滌至pH值6.5，脫水和干燥；最后在溫度為1000℃的石墨膨脹爐中高溫膨脹8h，自然冷卻。

其制備方法，包括以下步驟：

1）將納米鉆石烯與可膨脹石墨放入混料機進行混合，混合時間為60min；

2）混合料經(jīng)壓延后擠壓成片即得，步驟2）中壓延的厚度為3mm；擠壓成片的厚度為0.1mm。

實施例2

一種新型復合散熱片，所述散熱片是由納米鉆石烯、可膨脹石墨混合后擠壓制得。納米鉆石烯的混合重量比為0.5wt%。

混合前，納米鉆石烯經(jīng)以下方法進行分散處理：將平均粒徑分別為50nm和200nm的兩種納米鉆石烯按重量比為1︰1置于乙醇和丙酮的混合液中超聲分散60min，乙醇和丙酮的體積混合比為1.2︰1；納米鉆石烯與乙醇和丙酮的混合溶液的質量比為1.5︰1，超聲分散后加入納米鉆石烯重量的2%的硅烷偶聯(lián)劑，繼續(xù)超聲分散40min，最后過濾、真空干燥即可。

可膨脹石墨由以下方法制得：將200目、純度為99.99%以上的鱗片石墨與高錳酸鉀混合，加入高氯酸，在30℃及攪拌條件下反應1h；用清水洗滌至pH值6.8，脫水和干燥；最后在溫度為1000℃的石墨膨脹爐中高溫膨脹12h，自然冷卻。

其制備方法，包括以下步驟：

1）將納米鉆石烯與可膨脹石墨放入混料機進行混合，混合時間為40min；

2）混合料經(jīng)壓延后擠壓成片即得，步驟2）中壓延的厚度為3mm；擠壓成片的厚度為0.05mm。

實施例3

一種新型復合散熱片，所述散熱片是由納米鉆石烯、可膨脹石墨混合后擠壓制得。納米鉆石烯的混合重量比為10wt%。

混合前，納米鉆石烯經(jīng)以下方法進行分散處理：將平均粒徑分別為50nm和200nm的兩種納米鉆石烯按重量比為1︰1.5置于乙醇和丙酮的混合液中超聲分散120min，乙醇和丙酮的體積混合比為1︰1；納米鉆石烯與乙醇和丙酮的混合溶液的質量比為1︰1，超聲分散后加入納米鉆石烯重量的1%的硅烷偶聯(lián)劑，繼續(xù)超聲分散30min，最后過濾、真空干燥即可。

可膨脹石墨由以下方法制得：將100目、純度為99.99%以上的鱗片石墨與高錳酸鉀混合，加入高氯酸，在40℃及攪拌條件下反應2h；用清水洗滌至pH值6.5，脫水和干燥；最后在溫度為1000℃的石墨膨脹爐中高溫膨脹8h，自然冷卻。

其制備方法，包括以下步驟：

1）將納米鉆石烯與可膨脹石墨放入混料機進行混合，混合時間為80min；

2）混合料經(jīng)壓延后擠壓成片即得，步驟2）中壓延的厚度為4mm；擠壓成片的厚度為2.0mm。

性能測試添加不同比例的納米鉆石烯對散熱片的導熱系數(shù)的影響

導熱系數(shù)采用激光法導熱系數(shù)測定儀測定，測試標準為ASTM E1461。

具體方法是：將樣品放置在儀器的管狀真空爐的支架上，激光頭位于儀器的下方，測量溫度的紅外探測器位于系統(tǒng)的頂部。樣品在真空爐中加熱到測試溫度后，激光器產(chǎn)生一束短促激光脈沖對樣品表面進行加熱，熱量在樣品中擴散，使背面的溫度上升。用紅外探測器測量溫度上升與時間的關系，由計算機通過軟件計算出樣品的熱擴散系數(shù)。熱導系數(shù)與熱擴散系數(shù)、比熱和體積密度有如下關系：

λ(T) = α(T) * Cp(T) * ρ(T)

α(T)--------樣品的熱擴散系數(shù)

λ(T)------- 樣品的熱導系數(shù)

Cp(T)--------樣品的比熱

ρ(T)--------樣品的體積密度

樣品的比熱可以通過該儀器同步測得，也可以用比熱測定儀測定。體積密度通過測量樣品的尺寸和重量算出。最后由以上公式就可以計算出樣品的導熱系數(shù)。

圖1和圖2是厚度0.1mm添加不同比例的納米鉆石烯的散熱片（制備方法同實施例1）的導熱系數(shù)測定數(shù)據(jù)，從圖1和圖2中可以看出，在沿平面和厚度方向導熱系數(shù)都是隨著鉆石烯添加比例的提高而增加，且沿水平方向增加的幅度不斷變小，沿厚度方向增加的幅度比較大。在10%的添加比例下，沿平面方向大于1000W/m.K，沿厚度方向大于140W/m.K。