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石墨烯固态均温板导热性能测试

成果类型:: 新技术

发布时间: 2022-11-28 22:55:59

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:成果发布人| 任蓉 | 2022-11-28 22:55:59

石墨烯自2004年被被获得之后,因其超高的导热性能(~5300w/m·k)而受到关注,并在近年开发出基于石墨烯原理的氧化还原反应石墨烯导热产品制备方法和产品,用于电子产品的散热。随着石墨烯导热膜技术的发展,目前在100μm或以下的厚度级别,石墨烯导热膜性能已经全面赶超前一代常用产品人工石墨,石墨烯导热产品的发展的下一阶段,是在提升厚度的基础上保持导热性能,以期代替真空腔均热板散热(vc,vapor chamber),热管等金属材料在电子产品散热系统中的位置,达到降低成本,减轻重量的效果。

导热系数为800~1200w/m·k的石墨烯散热膜。采用这种涂布法,受限于首先要获得超厚的氧化石墨烯膜,由于氧化石墨烯的含氧官能团分布不规则,因此氧化石墨烯难以控制成膜取向,在厚度方向的堆积不规律从而影响导热性能。为了改进这一问题,专利cn 113401892 a公开了一种将多层氧化石墨烯膜叠加后进行热处理和石墨化的方法,为了解决氧化石墨烯膜层间的结合力的问题,其中,在氧化石墨烯浆料中加入了壳聚糖,同时在形成的氧化石墨烯膜上形成刺突结构,使各层氧化石墨烯膜在粘结剂和机械嵌合的共同作用下,形成紧密结合的厚膜,再进行热处理和石墨化后得到厚度介于120μm至 571μm之间的石墨烯导热膜,但是其导热系数介于855~1200w/mk,其作为均温板使用导热系数仍然偏低,这可能与其中含有的壳聚糖成分以及刺突结构破坏了石墨烯膜的二维定向排布有关。

随着我国石墨烯下游新能源、新材料等应用领域的不断扩展,石墨烯需求量也随之扩大,市场规模显著增长。数据显示,我国石墨烯市场规模由2016年的40亿元增长至2021年的265亿元,复合年均增长率为46.0%。预计2022年将达312亿元。创新中心围绕石墨烯材料规模化制备、石墨烯材料产业化应用和石墨烯行业质量提升等研发方向,开展关键共性技术攻关,支撑打造贯穿石墨烯领域创新链、产业链、资金链、人才链和价值链的创新体系,助推我国石墨烯产业创新发展。

北京市科学技术研究院分析测试研究所(北京市理化分析测试中心),隶属于北京市科学技术研究院,是一所以应用基础研究为主的社会公益性现代分析测试科学研究机构。北京市理化分析测试中心成立于1979年,2021年7月,经市编办批准,更名为北京市科学技术研究院分析测试研究所(北京市理化分析测试中心)简称“分析测试所(理化中心)”。分析测试所现有职工200余人,其中高级职称55人,中级职称73人,博士43人,硕士72人。北京市科技新星3人,北京市优秀人才11人,北科学者1人,北科青年学者2人。拥有总价值2.7亿元的科研仪器设备2000余台(套),其中100万元以上大型仪器设备50台(套),实验室面积共1.2万余平方米。长期以来,分析测试所秉承创新发展理念,以服务社会进步和首都经济发展为宗旨,积极投入国际科技创新中心建设,聚焦食品安全、环境保护、新材料、生物医药、科学普及与传播、国产科学仪器应用示范等重点领域开展分析测试科学研究、技术服务和成果转化工作,具备从宏观到微观、从成分到结构的科研创新和测试服务综合能力。

石墨烯均温板及其制备方法、散热装置及电子设备,其中,石墨烯均温板的制备方法,步骤包括:将氧化石墨烯浆料涂布干燥后,得到氧化石墨烯膜,其中,所述氧化石墨烯浆料中不含有粘结剂;将数片氧化石墨烯膜叠放,得到氧化石墨烯层;将数层氧化石墨烯层之间以分隔部隔开叠放,得到高度为H的堆积体;将堆积体的上方设置限位部,限位部的下表面与堆积体的上表面之间的距离介于0.5H至1.5H;将所述堆积体置于进行热处理和石墨化处理;将石墨烯层进行压延处理,得到石墨烯均温板。本发明的制备方法能够得到超厚石墨烯均温板,由于本发明的石墨烯均温板不含有粘结剂以及石墨烯高度定向排布,具有优异的平面导热性,能用于电子设备散热领域。设备散热领域。设备散热领域

种石墨烯均温板的制备方法,其特征在于,步骤包括:将氧化石墨烯浆料涂布干燥后,得到氧化石墨烯膜,其中,所述氧化石墨烯浆料中不含有粘结剂;将数片所述氧化石墨烯膜叠放,得到氧化石墨烯层;将数层所述氧化石墨烯层之间以分隔部隔开叠放,得到高度为h的堆积体;将所述堆积体的上方设置限位部,所述限位部的下表面与所述堆积体的上表面之间的距离介于0.5h至1.5h;将所述堆积体置于进行热处理和石墨化处理,以使所述氧化石墨烯层转变为石墨烯层;将所述石墨烯层进行压延处理,得到所述石墨烯均温板。2.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述氧化石墨烯膜的厚度介于120μm至480μm;和/或,所述数片为100片至1000片;和/或,所述高度h介于1cm至100cm。3.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述氧化石墨烯浆料的固含量介于3wt.%至10wt.%之间,和/或,粘度在介于105至106pas。4.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述氧化石墨烯浆料中的氧化石墨烯采用hummer’s法制备得到;和/或,所述涂布的方法选自气刀涂布、刮刀涂布、辊式涂布或刮棒式涂布中的一种。5.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述热处理的温度介于900℃至1100℃,时间介于0.5至1h;和/或,所述石墨化处理包括:将所述堆积体在2700℃至3200℃的温度下保持1h至3h;

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