本发明涉及一种石墨材料的制备方法，尤其涉及一种高导热高散热柔性石墨材料的制备方法。
背景技术：
随着现代科学技术的发展，仪器、设备、部件的设计、生产向着小型化、轻量化、紧凑化、高效化的发展，同时超大规模集成电路的发展又是的电子器件的高功率密度特征越来越明显，由此会产生大量的热量，而这些热量又会直接影响到电子器件的工作稳定性和安全可靠性。因此，随着日益广泛的民用、工业散热需求，散热、导热已成为工业技术发展的大问题。对高导热材料提出了迫切的需求。高导热材料通过一系列不同的热量管理给该领域带来新的技术方案。 例如广泛应用于平板显示器、手机、LED 基板等各种大功率电子芯片散热通过高导热材料，在减轻器件重量的情况下提供更优异的导热性能。目前，对于高导热材料的尚无严格定义，由于铜、铝等金属材料是使用较为广泛的热沉或者散热器材料，这些金属材料作为热的良导体，热导率在200~400W/mk的范围，鉴于此，一般认为导热率在200~400W/mk 范围的材料可称为高导热材料。
目前，高导热材料主要有金属基复合材料，炭基复合材料、树脂基复合材料、陶瓷基复合材料。金属材料的热导性良好，但是热膨胀系数较高限制了其作为散热材料的应用，向其中加入热膨胀系数低的填料粒子和纤维制成金属基复合材料，既使金属的热膨胀系数降低又使热性能得到了一定程度的改善。其主要包括炭纤维增强铝基复合材料、铜基复合材料。但是金属基复合材料的热导率依赖于填料的种类、含量、热处理的条件，同时也受到纤维/基体界面结构的影响。热导率相对较低也不够稳定。树脂基复合材料和陶瓷基复合材料的应用于研究较少，且已有的技术制备的材料，热导性也有限。应用最多的是炭基复合材料。如炭石墨材料、高定向热解材料、高导热石墨薄膜、炭/炭复合材料等。高导热高散热的柔性石墨材料是是炭基复合材料中的一种全新的导（散）热材料，具有独特的晶粒取向和表面纳米纤维状碳材料结构。目前柔性石墨的生产技术主要是天然石墨压延和人工合成。其中，天然石墨压延成本低，导热效果差，而人工合成导热石墨导热效果好，但是成本高，是天然石墨的几十倍，但是人工合成导热石墨也只是横向导热效果好，纵向导热很差，几乎不散热。
技术实现要素：
为了克服以上问题，本发明在保持石墨片高导热效果的同时加强了表面红外散热的效果，可以不用金属散热器即可达到理想的散热效果，大大减小电子器件的体积，对柔性石墨的广泛应用具有重要的意义。
为了达到以上目的，在成型的柔性石墨基础上，本发明采用等离子化学气相沉积(PCVD)的方法解决上述问题，本发明的具体技术方案是：一种高导热高散热柔性石墨材料的制备方法，包含以下步骤：步骤一：通过离子溅射、化学等方法使得柔性石墨片的表面生长一层金属薄膜；步骤二：在真空中加热，使得金属薄膜变成金属颗粒；步骤三：通入氢气，在真空中持续加热；步骤四：关闭氢气，通入有机气体后加热；步骤五：将所得材料与PET薄膜复合。
优化地，所述柔性石墨片为横向导热系数为300 W/mK以上的天然或者人工柔性石墨片。
优化地，所述金属薄膜为铜、镍、铁、钴等薄膜。
优化地，所述金属薄膜的厚度为5~50纳米。
优化地，步骤二的真空度小于10pa，加热温度为300~900℃，加热时间为5~20分钟。
优化地，步骤三中的真空度为50~400pa，加热温度为300~900℃，加热时间为30~120分钟。
优化地，所述有机气体为甲烷、乙炔、丙烷等。
优化地，步骤四中加热温度为500~900℃，加热时间为5~30分钟。
在步骤二中，金属薄膜会变成金属颗粒；在步骤三中，金属颗粒相当于是催化剂，而柔性石墨会在金属的催化作用下分解，金属纳米颗粒会嵌入柔性石墨表面；在步骤四中，加热后，可在柔性石墨表面生长出均匀的纳米纤维状碳材料，而这些纳米纤维状碳材料可以使碳纤维、碳纳米管等。在步骤五中，将制得的材料与PET薄膜复合后，即可得到高导热高散热的柔性石墨材料。使用时，表面有纳米纤维碳材料的一侧是散热段，另一侧则是热源一端。
在本发明中，通过采用PCVD的方法，在柔性石墨表面先溅射一层金属薄膜，通过加热形成纳米颗粒，再通入甲烷、乙炔等气体，在一定温度下形成一层均匀的纳米纤维状碳材料，可以起到很好的红外散热效果，横向导热可达到300~1500W/mK以上，同时，在散热是纳米纤维碳材料打打增大了石墨的比表面积且其本身就具有很好的红外散热效果，从而使材料表面可以不用金属散热器即可达到理想的散热效果。本发明既节约了金属散热器的成本，又减小了器件的体积，可广泛应用于电子及其他工业的散热。
具体实施方式
实施例一：
通过溅射的方法使得柔性石墨片的表面生长一层5纳米的铜薄膜，在5pa真空度的真空中，用300℃的温度将其加热5分钟，使金属薄膜变成5nm的金属颗粒。通入氢气，在50pa的真空压力下持续加热30分钟后关闭氢气，通入甲烷在500℃的温度下加热5分钟，可使得柔性石墨表面生长出均匀的纳米纤维状材料，然后将所得材料与PET 薄膜复合，即可得到成型的高导热高散热柔性石墨材料。
实施例二：
通过溅射的方法使得柔性石墨片的表面生长一层25纳米的铁薄膜，在7pa真空度的真空中，用600℃的温度将其加热13分钟，使金属薄膜变成75nm的金属颗粒。通入氢气，在250pa的真空压力下持续加热80分钟后关闭氢气，通入甲烷在700℃的温度下加热20分钟，可使得柔性石墨表面生长出均匀的纳米纤维状材料，然后将所得材料与PET 薄膜复合，即可得到成型的高导热高散热柔性石墨材料。
实施例三：
通过溅射的方法使得柔性石墨片的表面生长一层50纳米的铜薄膜，在9pa真空度的真空中，用900℃的温度将其加热20分钟，使金属薄膜变成150nm的金属颗粒。通入氢气，在400pa的真空压力下持续加热120分钟后关闭氢气，通入甲烷在900℃的温度下加热30分钟，可使得柔性石墨表面生长出均匀的纳米纤维状材料，然后将所得材料与PET 薄膜复合，即可得到成型的高导热高散热柔性石墨材料。
以上所述，仅是对本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明做其他形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是，凡是未脱离本发明方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明的保护范围。