本发明涉及电子产品散热领域，具体涉及一种电子产品高效复合散热片的制备方法。
背景技术：
对于电子产品而言，其各个部件有效的散热来获得较低的工作温度对其使用寿命和运行速度会产生极其重要的影响。随着科技的不断发展和进步，特别是计算机芯片多核化已经成为主流，且运行速度不断加快，功率也随之增长，有效的散热对其运行速度起着举足轻重的作用。目前，市场上的散热主流产品为石墨类导热膜，然而，其散热性能远远满足不了电子信息产品散热器件的散热需求，成为了大多电子产品的散热瓶颈。
石墨烯（Graphene）是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格（honeycomb crystal lattice）排列构成的单层平面薄膜，只有一个碳原子厚度的二维材料。石墨烯目前是世上最薄却也是最坚硬的纳米材料，它几乎是完全透明的，只吸收2.3%的光；导热系数高达5300W/m·K，高于碳纳米管和金刚石，常温下其电子迁移率超过15000cm2/(V·s)，又比纳米碳管或硅晶体高，而电阻率只约10-6 Ω·cm，比铜或银更低，为世上电阻率最小的材料。石墨烯具有如此优异的物理化学性能，已逐渐用于透明导电薄膜，纳米电子器件（晶体管，晶体管电路互联内存半导体），导电墨水，太阳能电池、锂电池、超级电容器、传感器和生物医药等领域。
当前，石墨烯制备的方法主要有：化学生长法和物理剥离法。相比于效率低、不适合于工业化批量生产的化学生长法，物理剥离法主要是采用低廉的石墨为原料，通过对石墨晶体施加机械力使石墨层间发生剥离，打破石墨层间的范德华力，形成单片石墨烯或寡层石墨烯，这种物理剥离方法更具有工业化前景和适合规模化生产。
技术实现要素：
本发明提供一种电子产品高效复合散热片的制备方法，该方法采用剥离液剥离石墨烯，配合研磨或搅拌，可降低对研磨或搅拌速度的要求，无需对石墨片层超高速剪切即可实现对石墨烯的剥离，通过氮掺杂可简单、有效地提高石墨烯中碳与碳间的结构完整性，且使用的有机或无机固相氮源具有成本低及易取得的优点，可有效降低制造成本。
为了实现上述目的，本发明提供了一种电子产品高效复合散热片的制备方法，该方法包括如下步骤：
（1）采用剥离法制备石墨烯
将纯度在99%以上，粒径为100~300μm石墨鳞片和剥离液注入带有搅拌器的釜体内，启动釜体的电机进行搅拌，使物料混合均匀，其中剥离液的组成为：乙二醇90重量份数、聚丙烯酸酯40重量份数、二氧化硅/聚(甲基丙烯酸甲酯～苯乙烯)双壳层复合微球1重量份数、氯化锂1重量份数。其中，二氧化硅/聚(甲基丙烯酸甲酯～苯乙烯)双壳层复合微球的粒径在50微米以下，二氧化硅核的粒径在20纳米以上，壳层的厚度在10纳米以上；聚丙烯酸酯的数均分子量大于100000，石墨鳞片和剥离液的重量比为1：3；
加热釜体，保持釜体内温度为90℃，压力为3atm，搅拌轴转速为1500 rpm/min，反应时间3h；停止反应后通过出料口将上层悬浮液排出至储料罐内，静置24h以上得到初产品；将得到的储料罐内的石墨烯悬浮液输送至离心机内，离心机转速为1500 rpm/min，离心时间1h，取上层清液，在真空过滤装置中真空过滤得到滤饼，将得到的滤饼以适量的蒸馏水洗涤，滤饼在冷冻干燥装置内冷冻干燥4h以上，即得到石墨烯粉末；
（2）氮掺杂石墨烯
固相含氮前驱物与上述石墨烯粉末固相混合形成该混合物，固相氮源可选自C6H12N4、C6H5COONH4、(NH4)2CO3、HOC(CO2NH4)(CH2CO2NH4)2、HCO2NH4、C3H3N6、C11H7N、C10H6(CN)2及C12H7NO2中的至少一种；石墨烯与固相含氮前驱物混合的重量比例为1：2至1：10；将所述混合物于500℃至700℃的温度下进行烧结，烧结的时间为4～7小时，得到氮掺杂石墨烯；
（3）制备石墨烯散热片
将上述方法所制得的氮掺杂石墨烯与高分子粘结剂进行混合，以形成浆料混合物，将该浆料混合物涂布于金属基材的至少一表面上，以形成复合材料；将该复合材料置入高温烘箱进行干燥形成散热片。
优选的，在所述步骤（3）中，该高分子粘结剂为羧甲基纤维素(CMC)，浆料混合物中的氮掺杂石墨烯含量为65-86wt％，该金属基材为银箔。
本发明的优点在于，该方法采用剥离液剥离石墨烯，配合研磨或搅拌，可降低对研磨或搅拌速度的要求，无需对石墨片层超高速剪切即可实现对石墨烯的剥离，通过氮掺杂可简单、有效地提高石墨烯中碳与碳间的结构完整性，且使用的有机或无机固相氮源具有成本低及易取得的优点，可有效降低制造成本。
具体实施方式
实施例一
将纯度在99%以上，粒径为100~300μm石墨鳞片和剥离液注入带有搅拌器的釜体内，启动釜体的电机进行搅拌，使物料混合均匀，其中剥离液的组成为：乙二醇90重量份数、聚丙烯酸酯40重量份数、二氧化硅/聚(甲基丙烯酸甲酯～苯乙烯)双壳层复合微球1重量份数、氯化锂1重量份数。其中，二氧化硅/聚(甲基丙烯酸甲酯～苯乙烯)双壳层复合微球的粒径在50微米以下，二氧化硅核的粒径在20纳米以上，壳层的厚度在10纳米以上；聚丙烯酸酯的数均分子量大于100000，石墨鳞片和剥离液的重量比为1：3。
加热釜体，保持釜体内温度为90℃，压力为3atm，搅拌轴转速为1500 rpm/min，反应时间3h；停止反应后通过出料口将上层悬浮液排出至储料罐内，静置24h以上得到初产品；将得到的储料罐内的石墨烯悬浮液输送至离心机内，离心机转速为1500 rpm/min，离心时间1h，取上层清液，在真空过滤装置中真空过滤得到滤饼，将得到的滤饼以适量的蒸馏水洗涤，滤饼在冷冻干燥装置内冷冻干燥4h以上，即得到石墨烯粉末。
固相含氮前驱物与上述石墨烯粉末固相混合形成该混合物，固相氮源可选自C6H12N4、C6H5COONH4、(NH4)2CO3、HOC(CO2NH4)(CH2CO2NH4)2、HCO2NH4、C3H3N6、C11H7N、C10H6(CN)2及C12H7NO2中的至少一种；石墨烯与固相含氮前驱物混合的重量比例为1：2；将所述混合物于500℃的温度下进行烧结，烧结的时间为4小时，得到氮掺杂石墨烯。
将上述方法所制得的氮掺杂石墨烯与高分子粘结剂进行混合，以形成浆料混合物，将该浆料混合物涂布于金属基材的至少一表面上，以形成复合材料；将该复合材料置入高温烘箱进行干燥形成散热片。该高分子粘结剂为羧甲基纤维素(CMC)，浆料混合物中的氮掺杂石墨烯含量为65wt％，该金属基材为银箔。
实施例二
将纯度在99%以上，粒径为100~300μm石墨鳞片和剥离液注入带有搅拌器的釜体内，启动釜体的电机进行搅拌，使物料混合均匀，其中剥离液的组成为：乙二醇90重量份数、聚丙烯酸酯40重量份数、二氧化硅/聚(甲基丙烯酸甲酯～苯乙烯)双壳层复合微球1重量份数、氯化锂1重量份数。其中，二氧化硅/聚(甲基丙烯酸甲酯～苯乙烯)双壳层复合微球的粒径在50微米以下，二氧化硅核的粒径在20纳米以上，壳层的厚度在10纳米以上；聚丙烯酸酯的数均分子量大于100000，石墨鳞片和剥离液的重量比为1：3。
加热釜体，保持釜体内温度为90℃，压力为3atm，搅拌轴转速为1500 rpm/min，反应时间3h；停止反应后通过出料口将上层悬浮液排出至储料罐内，静置24h以上得到初产品；将得到的储料罐内的石墨烯悬浮液输送至离心机内，离心机转速为1500 rpm/min，离心时间1h，取上层清液，在真空过滤装置中真空过滤得到滤饼，将得到的滤饼以适量的蒸馏水洗涤，滤饼在冷冻干燥装置内冷冻干燥4h以上，即得到石墨烯粉末。
固相含氮前驱物与上述石墨烯粉末固相混合形成该混合物，固相氮源可选自C6H12N4、C6H5COONH4、(NH4)2CO3、HOC(CO2NH4)(CH2CO2NH4)2、HCO2NH4、C3H3N6、C11H7N、C10H6(CN)2及C12H7NO2中的至少一种；石墨烯与固相含氮前驱物混合的重量比例为1：10；将所述混合物于700℃的温度下进行烧结，烧结的时间为7小时，得到氮掺杂石墨烯。
将上述方法所制得的氮掺杂石墨烯与高分子粘结剂进行混合，以形成浆料混合物，将该浆料混合物涂布于金属基材的至少一表面上，以形成复合材料；将该复合材料置入高温烘箱进行干燥形成散热片。该高分子粘结剂为羧甲基纤维素(CMC)，浆料混合物中的氮掺杂石墨烯含量为86wt％，该金属基材为银箔。