一种提高柔性石墨膜导热索抗撕裂性能的方法与流程

本发明涉及一种提高柔性石墨膜导热索抗撕裂性能的方法，属于热管理联接件技术领域。

背景技术：

随着电子产业的蓬勃发展，小型化、轻量化越来越受到重视，因此元器件的散热以及导热问题就变得更加重要。无论是在航空航天电子装备领域还是便携式移动电子设备方面，解决好散热和导热问题才能保证它们的正常运行和性能发挥。

目前最常用的导热联接件一般都是纯金属(铜或铝)制品，其导热主体段一般有以下几种类型：较厚的金属片、叠层的金属箔、金属丝编制体。这种导热索质量大、热膨胀系数大，很难再满足航空航天器以及便携式移动设备的轻量化以及高效散热的要求。因此，有部分研究人员研制出了轻质柔性的石墨膜导热索，即导热主体段是具有很高热导率的柔性石墨膜的叠层。虽然这种导热索具有质轻、热导率高、柔性好的特点，但是石墨膜易撕裂这个问题都没有在现有的柔性石墨膜导热索中得以避免或解决。柔性导热索使用范围较广，在航空航天等领域发挥着重要作用，所以导热索的性能也时刻受到环境的考验，很难保证它在使用过程中不遭受扭曲、撕裂、冲击、拉拽等作用力。而高导热柔性石墨膜几乎没有抗撕裂能力，抗拉和抗冲击的性能也相对较差，如果不加以保护，在受到这些作用力的时候，导热索很容易遭到破坏而断裂，由此造成的损失将是十分惨重的。

所以，如何保证柔性导热索在具备高热导率和轻质等特点的同时，提高其抗撕裂性能是一个亟待解决的问题。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明的目的是提供一种提高柔性石墨膜导热索抗撕裂性能的方法，该方法有效解决了柔性石墨膜导热索主体段不耐撕裂的问题。能够满足航空航天和便携电子设备高导热、轻量化的要求的同时，增加导热索的抗撕裂能力和抗拉强度。

本发明所提供的提高柔性石墨膜导热索抗撕裂性能的方法，主要包括下述步骤：

步骤(1)，将高导热石墨膜进行多层平行叠加用作导热主体段；

步骤(2)，在层叠后的石墨膜顶层和底层各放置一层金属薄片或金属丝编织网作为金属保护层；

步骤(3)，将步骤(2)所得层叠的石墨膜和金属保护层的复合的两端各放置于一个高导热金属管材内进行复合，获得端部为石墨膜、金属保护层、金属管材复合在一起，中间段为多层石墨膜和金属保护层形成的复合层，最终得到具有较高抗撕裂性能的轻质柔性导热索。

上述方法步骤(1)中所述高导热石墨膜的室温热导率≥350w·m^-1·k^-1，厚度≤200μm；具体尺寸和形状可根据导热索的实际需求任意裁剪；叠加层数由导热索的导热功率决定。

步骤(2)中所述金属薄片或金属丝编织网所用的金属为高导热单金属或合金，优选为铜或其合金、铝或其合金；金属薄片或金属丝编织网的厚度≤1mm，其室温热导率≥80w·m^-1·k^-1，具体宽度等于或大于所用石墨膜的宽度，长度小于石墨膜长度，且石墨膜的端部、金属保护层的端部均位于金属管内并与金属管复合成一体，金属薄片或金属丝编织网主要在中间段起保护石墨膜、提高导热索抗拉强度和抗撕扯能力的作用；所述的复合为钎焊、粘合等任何可以复合成一体的方式。

步骤(3)中所述高导热金属管材为高导热单金属或合金管材，其室温热导率≥80w·m^-1·k^-1，具体管材壁厚及外径由导热索的实际需求决定，优选为铜或其合金、铝或其合金管材。

本发明具有以下优点：

(1)本发明可以保证导热索的柔性、轻质、热导率高的特点；

(2)本发明在层叠后的石墨膜上下层各放置一层金属薄片或金属丝编织网，对石墨膜起到了很好地保护作用，提高了石墨膜导热索的抗撕裂能力和抗拉强度，有效增加导热索的使用寿命；

(3)本发明适用于各种撕裂性能较差的柔性导热主体段，具有普适价值。

附图说明

图1为本发明提高柔性石墨膜导热索抗撕裂性能的方法示意图。

具体实施方式

下面以具体实施例的方式说明本发明，但不构成对本发明的限制。

实施例1:

将厚度为25μm，导热系数为1300w·m^-1·k^-1的柔性高导热石墨膜裁成长度为150mm，宽度为20mm的长条。取50条石墨膜层叠在一起，然后将2片厚度为20μm，宽度为20.5mm，长度为149.5mm的薄铜片分别放在顶层和底层。

实施例2:

将薄铜片的厚度增加到40μm，其他条件同实施例1，制备具有较高抗撕裂性能的轻质柔性导热索。

实施例3:

将薄铜片替换成薄铝片，其他条件同实施例1，制备具有较高抗撕裂性能的轻质柔性导热索。

实施例4:

将薄铜片替换成薄银片，其他条件同实施例1，制备具有较高抗撕裂性能的轻质柔性导热索。

实施例5:

将薄铜片替换成铜丝编织网，其他条件同实施例2，制备具有较高抗撕裂性能的轻质柔性导热索。

实施例6:

将薄铝片替换成铝丝编织网，其他条件同实施例3，制备具有较高抗撕裂性能的轻质柔性导热索。

实施例7:

将铝丝编织网厚度增加到30μm，其他条件同实施例6，制备具有较高抗撕裂性能的轻质柔性导热索。

实施例8

准备两个长度为40mm，壁厚为2mm，外径为40mm的铝合金管材，然后将50层层叠的石墨膜和薄铜片放置在管内并复合成具有较高抗撕裂性能的轻质柔性导热索；

不添加金属保护层时，石墨膜导热索的撕裂强度为0.4kn/m左右，添加铜片的撕裂强度在6kn/m左右，添加铜网在5.5kn/m左右，添加铝片在4.5kn/m左右，添加铝网在4kn/m左右；而且随着金属片区厚度的增加，撕裂强度也是增加的。

以上已对本发明的较佳实施例进行了具体说明，但本发明并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同的变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在

本技术：
权利要求所限定的范围内。

技术特征：

1.一种提高柔性石墨膜导热索抗撕裂性能的方法，其特征在于，主要包括下述步骤：

步骤(1)，将高导热石墨膜进行多层平行叠加用作导热主体段；

步骤(2)，在层叠后的石墨膜顶层和底层各放置一层金属薄片或金属丝编织网作为金属保护层；

步骤(3)，将步骤(2)所得层叠的石墨膜和金属保护层的复合的两端各放置于一个高导热金属管材内进行复合，获得端部为石墨膜、金属保护层、金属管材复合在一起，中间段为多层石墨膜和金属保护层形成的复合层，最终得到具有较高抗撕裂性能的轻质柔性导热索。

2.按照权利要求1所述的一种提高柔性石墨膜导热索抗撕裂性能的方法，其特征在于，步骤(1)中所述高导热石墨膜的室温热导率≥350w·m^-1·k^-1，厚度≤200μm；具体尺寸和形状可根据导热索的实际需求任意裁剪；叠加层数由导热索的导热功率决定。

3.按照权利要求1所述的一种提高柔性石墨膜导热索抗撕裂性能的方法，其特征在于，步骤(2)中所述金属薄片或金属丝编织网所用的金属为高导热单金属或合金，优选为铜或其合金、铝或其合金；金属薄片或金属丝编织网的厚度≤1mm，其室温热导率≥80w·m^-1·k^-1，具体宽度等于或大于所用石墨膜的宽度，长度小于石墨膜长度，主要起保护石墨膜、提高导热索抗拉强度和抗撕扯能力的作用。

4.按照权利要求1所述的一种提高柔性石墨膜导热索抗撕裂性能的方法，其特征在于，步骤(3)中所述高导热金属管材为高导热单金属或合金管材，其室温热导率≥80w·m^-1·k^-1，具体管材壁厚及外径由导热索的实际需求决定，优选为铜或其合金、铝或其合金管材。

5.按照权利要求1-4任一项提高柔性石墨膜导热索抗撕裂性能的方法。

技术总结
一种提高柔性石墨膜导热索抗撕裂性能的方法，属于热管理联接件技术领域。通过在层叠后的石墨膜顶层和底层各放置一片金属薄片或金属丝编织网，以起到保护石墨膜的作用。在该导热索受到剪切、撕裂或者拉拽的情况下，金属保护层会首先承受这些作用力，进而提高柔性石墨膜导热索的抗撕裂性能以及抗拉强度。经过这种方法提高柔性石墨膜导热索的抗撕裂性能不仅可以保证该导热索的轻质、柔性和高导热，还可以大大增加导热索的使用寿命。

技术研发人员：马兆昆;张型伟;曹瑞雄;张凯旋
受保护的技术使用者：北京化工大学
技术研发日：2020.09.04
技术公布日：2021.01.05