中國粉體網(wǎng)訊  近日，國內(nèi)精密制造龍頭捷邦精密與華南理工大學(xué)聯(lián)合研發(fā)的一種面外高導(dǎo)熱碳納米管/硅橡膠復(fù)合墊片及其制備方法正式公布。

技術(shù)背景

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，現(xiàn)代電子產(chǎn)品正朝著高集成化、小型化的方向迅速發(fā)展，器件運(yùn)行過程中熱流密度不斷增加，快速熱積累問題日益突出。

為了解決熱源與散熱器之間的傳熱問題，需要在組成部件的界面間填充具有優(yōu)異導(dǎo)熱性能的熱界面材料（TIM）來增強(qiáng)熱耦合。

有機(jī)硅材料因其優(yōu)異的機(jī)械性能、加工性能以及耐候性能而被廣泛選擇作為TIM的基體材料，但有機(jī)硅材料本身的熱導(dǎo)率只有0.2W/（m·K）。熱界面材料的面外方向面積大、厚度薄是電子元器件散熱的主要方向，面外導(dǎo)熱性能的好壞直接影響了電子元器件的散熱效果。傳統(tǒng)的高填充的方法制備的熱界面材料，在面內(nèi)構(gòu)建了導(dǎo)熱通路，僅能在面內(nèi)獲得較高的導(dǎo)熱性能，面外導(dǎo)熱性能較差（1-3W/（m·K））。

為了獲得優(yōu)異的面外導(dǎo)熱性能，目前普遍的做法是在基體內(nèi)構(gòu)建取向的填料網(wǎng)絡(luò)。

行業(yè)內(nèi)目前是通過多層共擠出的方式制備取向的填料網(wǎng)絡(luò)，可以獲得較好的導(dǎo)熱性能，然而這種方式需要特殊設(shè)計的流道系統(tǒng)，模具價格昂貴，工藝復(fù)雜，成本較高，不利于工程化推廣。如何通過一種簡便的方法制備具有優(yōu)異面外導(dǎo)熱性能的熱界面材料是目前的研究難點(diǎn)。

技術(shù)突破

該發(fā)明專利主要針對傳統(tǒng)熱界面材料存在面外導(dǎo)熱性能差等問題，研究表面活性劑、纖維素對碳納米管的取向效果的影響，通過冰模板法和冷凍干燥等工藝構(gòu)筑垂直取向的高導(dǎo)熱碳納米管氣凝膠骨架，結(jié)合有機(jī)硅填料獲得高面外導(dǎo)熱性能的復(fù)合墊片。

1.作用原理：自然狀態(tài)下，碳納米管易于團(tuán)聚且難以分散，在特定表面活性劑的作用下，碳納米管可以穩(wěn)定分散在去離子水中，與纖維素形成穩(wěn)定的碳納米管/纖維素分散液，在垂直梯度的溫差下，冰晶沿著溫度梯度垂直生長同時將碳納米管/纖維素擠出使其垂直排列，冷凍干燥后即得到垂直方向上定向排列的高導(dǎo)熱碳納米管氣凝膠骨架，再真空澆鑄有機(jī)硅樹脂，得到面外高導(dǎo)熱碳納米管硅橡膠墊片。

2.有益效果：本發(fā)明制備的面外高導(dǎo)熱碳納米管/硅橡膠復(fù)合墊片制備簡單、條件溫和，在表面活性劑和纖維素的共同作用下，改善了碳納米管的取向效果，構(gòu)筑了更多的面外導(dǎo)熱通路，進(jìn)而提高硅橡膠復(fù)合墊片的面外熱導(dǎo)率，解決傳統(tǒng)導(dǎo)熱材料難以獲得高面外熱導(dǎo)率的問題。

3.熱導(dǎo)率測試：根據(jù)下表可以看出，隨著碳納米管的填充量的增加，熱導(dǎo)率逐漸增加，當(dāng)碳納米管的填充量為80wt%，碳納米管/硅橡膠復(fù)合墊片的熱導(dǎo)率可以提升至30.93 W/(m·K）。實施例1相比對比例1，熱導(dǎo)率提升了380.9%，相比對比例2，熱導(dǎo)率提升了914.3%，說明表面活性劑和纖維素的同時引入可以改善碳納米管的團(tuán)聚現(xiàn)象和提高冰模板法的對碳納米管的取向效果。

熱導(dǎo)率測試結(jié)果

關(guān)于捷邦精密

捷邦精密科技股份有限公司（簡稱“捷邦科技”）是高度定制化的精密功能件和結(jié)構(gòu)件生產(chǎn)服務(wù)商，能夠為客戶提供包括產(chǎn)品設(shè)計研發(fā)、材料選型驗證、模具設(shè)計、試制、測試、量產(chǎn)等一系列服務(wù)。

公司精密功能件和結(jié)構(gòu)件產(chǎn)品品類已從防護(hù)類功能件產(chǎn)品經(jīng)傳統(tǒng)精密功能件過渡，開拓至柔性復(fù)合精密功能件和金屬精密功能結(jié)構(gòu)件，產(chǎn)品主要應(yīng)用于平板電腦、筆記本電腦、智能家居、3D打印、無人機(jī)等消費(fèi)電子產(chǎn)品領(lǐng)域；同時公司也向新材料領(lǐng)域延伸，開發(fā)出在力學(xué)、導(dǎo)電等方面有相對優(yōu)勢的碳納米管產(chǎn)品，產(chǎn)品主要應(yīng)用于鋰電池領(lǐng)域。

經(jīng)過多年的積累，公司憑借強(qiáng)大的研發(fā)設(shè)計能力，可靠的產(chǎn)品品質(zhì)、完善的客戶服務(wù)體系、靈活快速的響應(yīng)能力獲得了蘋果、谷歌、SONOS等知名終端品牌廠商的合格供應(yīng)商認(rèn)證。

參考來源：

國家知識產(chǎn)權(quán)局，捷邦精密官網(wǎng)

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/輕言）

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