氮化硼散热膜及其制备方法和应用与流程

本申请涉及导热材料技术领域，尤其是涉及氮化硼散热膜及其制备方法和应用。

背景技术：

均热膜也被称之为散热膜，是一种高功率通讯设备中常用的散热材料。均热膜一般使用在单一轴向上热导率相比其他维度上较低的材料制备而成，这种薄膜一般具有较高的平面热导率及较低的垂直热导率。这种特殊的导热结构使得热流可以很快地沿平面传播，而很难穿透其散热膜的垂直方向。一般的均热材料是基于具有二维层状结构的材料制备而来，其中石墨是被最为广泛使用的材料之一。石墨具有极高的平面热导率、较低的密度、低热膨胀系数等优异特性，石墨散热膜被广泛拥有各类具有高散热需求的电子设备中。但是，石墨具有优秀的导电性，在电子器件中只能应用于绝缘封装好的元件部分。除此之外，其在电子器件中可能会产生一些其他的问题，例如模切石墨散热膜可能会产生少量的碎屑，有潜在造成电子器件短路的风险，再例如石墨散热膜可能会产生静电从而破坏一些较为脆弱的电子元件。在通信领域方面，石墨散热膜同样具有许多问题。首先，石墨作为一种良好的电磁屏蔽材料，会阻碍通信信号的传输，所以在通信设备中只能用在不影响射频天线的部分。再者，石墨拥有较高的介电系数，而较高的介电系数会导致较高的信号延迟，不利于未来5g对于超低延迟方面的需求。鉴于石墨散热膜在5g领域中的问题，急需一种导热能力强、绝缘、介电系数低、介电损耗低的散热材料。

六方氮化硼作为一种二维层状材料，和石墨拥有相似的晶体结构，也被称为白色石墨。六方氮化硼的二维结构也被称为氮化硼纳米片，热导率、机械强度等性能优异，而且拥有极佳的绝缘性、低介电系数及低介电损耗。但氮化硼的热导率约为300wm^-1k^-1，对比石墨2000wm^-1k^-1的热导率仍然处于较低的层次。而且，人工石墨散热膜的热导率可以达到1600wm^-1k^-1以上，和石墨的理论热导率相差较小，而氮化硼散热膜的制备工艺开发尚处于初级阶段，和氮化硼的理论热导率仍存在较大的差距。因此，有必要提供一种具有更高热导率的氮化硼散热膜。

技术实现要素：

本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本申请提出一种具有更高热导率的氮化硼散热膜及其制备方法和应用。

本申请的第一方面，提供氮化硼散热膜的制备方法，包括以下步骤：

s1：将氮化硼粉末、聚合物和溶剂混合，得到第一分散浆料；

s2：向第一分散浆料施加机械力进行剥离，得到包含氮化硼纳米片的第二分散浆料；

s3：将第二分散浆料在基底上涂布，得到薄膜；

s4：对薄膜进行压缩处理，得到氮化硼散热膜。

根据本申请实施例的制备方法，至少具有如下有益效果：

(1)本申请实施例中分散浆料采用简单的构成体系，包括氮化硼粉末、聚合物和溶剂，成本和处理难度较低。剥离过程中，聚合物和溶剂可以很好地保护氮化硼粉末的六方氮化硼发生破碎作用，将部分对二维材料的冲击力转化为剪切力，从而其二维片层发生滑移。最终得到相对质量较高，即尺寸大、厚度小的二维氮化硼纳米片。

(2)压缩过程中，通过聚合物与二维氮化硼纳米片的相互作用，对薄膜内的二维材料进行有效的排列，从而得到高度有序的微观结构。不仅可以让热流在薄膜内的传播具有高度的定向性，从而表现为较高的平面热导率；而且可以促进其高密度堆积，以此降低散热膜内部的声子散射，从而促进其热导率的提升；最后，高度有序的薄膜结构可以实现二维材料的有效堆叠，形成仿珍珠贝结构，在二维氮化硼纳米片的层间相互作用力下，使得散热膜具有一定的机械强度和柔性。

其中，氮化硼粉末优选为六方氮化硼粉末，其粉末呈片状，尺寸优选为0.5～100微米，进一步优选为5-50微米。

聚合物是指可以被极性溶剂和/或非极性溶剂溶解或分散的聚合物或其混合物，其非限制性实例包括聚乙烯醇、聚酰胺、聚酰亚胺、环氧树脂、聚酰亚胺、聚砜、聚酯、聚醚、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚氧化乙烯、聚甲基丙烯酸酯、聚偏氟乙烯、聚芳酰胺、酚醛树脂、聚碳酸酯、聚乙烯亚胺等、纳米纤维素、羧甲基纤维素钠、硅橡胶前驱体等其中的至少一种。

溶剂是指任何可以溶解或分散前述聚合物的溶剂，其非限制性实例包括水、乙二醇、甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇、四氢呋喃、二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、二甲基乙酰胺、n-甲基吡咯烷酮、苯、甲苯、二甲苯等其中的至少一种。

施加机械力是指提供机械力从而使得氮化硼粉末的相邻片层之间横向滑移进而剥离，其非限制性实例包括球磨、砂磨、研磨、砂磨、辊压、机械搅拌、高速剪切、超声处理、高压均质、微射流等其中至少一种。

基底是指为分散浆料形成氮化硼薄膜提供对应环境背景的材料，其非限制性实例包括玻璃、聚合物薄膜、硅片、纸张等，优选为聚合物薄膜。其中，聚合物薄膜的材料来源包括聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚丙烯酸酯、硅橡胶、聚四氟乙烯等，优选为聚对苯二甲酸乙二醇酯。另外，基底的选择需要考虑对溶剂的浸润性和稳定性等问题，要求能够对第二分散浆料具有良好的亲和性从而促使高定向液膜在基底表面的形成，并且不会因为产生化学腐蚀作用从而影响成膜的质量，还需要有一定的热稳定性从而耐受薄膜固化环境的温度。而在此基础上，基底在涂布处理之前也可以经过一定的表面预处理(如表面等离子刻蚀、电晕或涂布相应的化合物层)以提升基底的表面性能。

涂布是指将第二分散浆料通过一定的方式在基底上形成对应的液层，其非限制性实例包括流延、刮涂、辊涂、卷对卷涂布、喷涂、丝网印刷、提拉涂敷等本领域熟知的方式。

压缩处理是指对形成的薄膜施加一定的压力，从而使得薄膜层内的二维氮化硼纳米片进一步取向层积堆叠，从而获得更高的热导率和机械性能。压缩处理的非限制性实例包括常温辊压、加热辊压、平压、平板热压等本领域熟知的处理方式。

在本申请的一些实施方式中，压缩处理的压力为1～1000mpa，处理时间为10s～24h。压缩处理过程中作用的压力大小和处理时间影响在此过程中二维氮化硼纳米片的排列效果，当控制在上述范围时，压缩效果较好，最终的散热膜的热导率等性能较为优异。

在本申请的一些实施方式中，压缩处理的压力为5～60mpa，处理时间为10s～2h。

在本申请的一些实施方式中，压缩处理的温度为20～400℃。

在本申请的一些实施方式中，压缩处理的温度为20～300℃。

在本申请的一些实施方式中，s4为：对薄膜进行压缩处理，得到负载在基底上的氮化硼薄膜层，转移氮化硼薄膜层得到氮化硼散热膜。

在本申请的一些实施方式中，转移的方式为使带有离型膜的双面胶与氮化硼薄膜层接触，将氮化硼薄膜层转移到双面胶，在氮化硼薄膜层远离双面胶的一侧覆盖单面胶，得到氮化硼散热膜。将氮化硼薄膜在双面胶上进行转贴，从而制备出相应的低成本氮化硼复合散热膜。依据不同的应用场景，不同的散热膜构型可以被开发。这种多层散热膜可以很好地将氮化硼薄膜层黏附在有散热需求的电子原件上，从而实现电子元件的高效散热。运输的过程中薄膜的表面或整体结构容易受到破坏，而两侧的离型膜可以对薄膜起到很好的保护作用，并且在一些极端环境中，如高湿度环境下，保证散热膜的有效性。

另外，氮化硼散热膜作为一种复合陶瓷材料，其机械性质也展现出相应的陶瓷性质，即强度较高但韧性较差，在贴装的过程中容易发生顺坏，从而降低材料的散热性能。而通过在二维氮化硼薄膜的一面或者两面附着上合适的膜层可以很好地分摊薄膜在发生形变时所产生的应力差，从而起到对薄膜的保护作用。

在本申请的一些实施方式中，双面胶和离型膜的总厚度为2～100微米，优选为5～15微米。

在本申请的一些实施方式中，双面胶的厚度为1～40微米，优选为2～10微米；离型膜的厚度为5～500微米，优选为10～100微米。

在本申请的一些实施方式中，转移过程中还包括除去基底的步骤，除去基底的方式具体可以是对复合双面胶后进行辊压，辊压工艺可以选择常温辊压，辊压的压力为1～1000mpa，优选为5～60mpa；辊压速度为0.2～100米/分钟，优选为0.2-50米/分钟。

在本申请的一些实施方式中，单面胶上还具有离型层，总厚度为2～100微米，优选为5～15微米。

在本申请的一些实施方式中，单面胶上还具有离型层，单面胶层的厚度为1～40微米，优选为2～10微米；离型层的厚度为5～500微米，优选为10～100微米。

在本申请的一些实施方式中，第一分散浆料中氮化硼粉末的质量比为1～50％，优选为2-35％；聚合物的质量比为1～50％，优选为1-30％。

在本申请的一些实施方式中，氮化硼薄膜层中氮化硼的质量为50～99wt％。

在本申请的一些实施方式中，氮化硼粉末、聚合物和溶剂混合得到第一分散浆料的方式为共混搅拌。

在本申请的一些实施方式中，共混搅拌的速度为50～30000rpm，优选为100～4000rpm；共混搅拌的时间为5分钟～72小时，优选为10分钟～36小时；共混搅拌的温度为20℃至溶剂沸点，具体优选温度依据特定高分子化合物在特定溶剂中的溶解或分散情况而定。

在本申请的一些实施方式中，施加机械力的时间为1～144小时，优选为2～48小时。

在本申请的一些实施方式中，第二分散浆料在涂布前调节粘度为200～10000mpa·s。调节粘度所采用的溶剂为s1中的溶剂，在稀释后需要进行充分搅拌，搅拌速度为100～1000rpm。优选为200～800rpm；搅拌时间为10分钟～24小时，优选为20分钟～2小时。

在本申请的一些实施方式中，第二分散浆料在涂布前调节粘度为500～5000mpa·s。

在本申请的一些实施方式中，s2中施加机械力的方式为球磨。

可以看到，本申请的制备方法相较于传统工艺有所简化，通过对第一分散浆料的一步化处理即可得到高质量的二维六方氮化硼分散液用于二维氮化硼复合散热膜的制备。传统的工艺在筛分清洗二维氮化硼纳米片的同时，需要涉及到一系列复杂工艺，增加成本的同时也会导致废水、废气和粉尘的产生，对环境保护和生产安全均存在一定的影响。

本申请中所采用的简单球磨工艺可以促进聚合物和二维六方氮化硼的相互作用力，在促进二维氮化硼剥离效率的同时，可以实现其分散浆料发生类似胶化的效果，并且能够通过聚合物的分子链对二维氮化硼纳米片进行铆接。这种相互的铆接和交联可以促进二维六方氮化硼在涂布时具有较强的相互作用力，进一步提高其有序排列效果。

在本申请的一些实施方式中，s2中剥离后进行筛分处理以除去未剥离的氮化硼粉末，从而得到包含所述氮化硼纳米片的第二分散浆料。

在本申请的一些实施方式中，s2中剥离后进行筛分处理的方式包括但不限于自然沉降、离心筛分等，优选为自然沉降。自然沉降的时间为12～144小时，优选为12～48小时。其中，未剥离的六方氮化硼可以被下次生产中循环利用以提高原料的利用效率。采用自然沉降的方法，将剥离后的氮化硼和未剥离的氮化硼进行区分，沉降得到的下层主要包含未剥离氮化硼的浆料可以返回s2中重新施加机械力剥离，循环使用从而避免的筛分的步骤，简化了工艺，降低了生产成本。

在本申请的一些实施方式中，薄膜的厚度为1～10000微米，优选为5～500微米。

在本申请的一些实施方式中，涂布完成后还需要进行干燥，使得涂布的湿膜转变为干膜。干燥温度为20～200℃，优选为40～150℃。另外，干燥温度还需要考虑基底和薄膜中聚合物的热稳定性，以及溶剂的沸点及挥发速率。干燥时间为2分钟至24小时，优选为5分钟至2小时。

本申请的第二方面，提供氮化硼散热膜，该氮化硼散热膜采用上述的制备方法制得。

本申请的第三方面，提供电子器件，该电子器件设置有上述的氮化硼散热膜。该电子器件的非限制性实例包括印刷电路板、射频器件等。该散热膜利用氮化硼材料在部分应用场景上取代传统的石墨散热膜，在保证一定的散热能力的基础上，二维氮化硼材料所具有高绝缘性、低介电损耗、低介电系数、透波和白色外观可以很好地解决石墨散热膜在实际应用中所存在的许多痛点，特别是在5g通讯设备、射频器件、高速通讯装置等相关电子元件的散热场景。除此以外，二维氮化硼复合散热膜的出现可以更好地改变现有电子设备的设计思路，有助于电子设备的小型化和紧凑化发展。另外，该散热膜在柔性印刷电路板、绝缘膜、柔性电子封装等领域均有着潜在的发展空间和应用价值。

本申请的第四方面，提供电子设备，该电子设备包括上述的氮化硼散热膜。

本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

图1是本申请实验例1中二维氮化硼纳米片的扫描电子显微镜图像。

图2是本申请实验例1中二维氮化硼纳米片的透射电子显微镜图像。

图3是本申请实验例1中二维氮化硼纳米片的片层尺寸统计图。

图4是本申请实验例1中二维氮化硼纳米片的原子力显微镜示意图。

图5是本申请实验例1中二维氮化硼纳米片的片层厚度统计示意图。

图6是本申请实验例1中氮化硼散热膜成品的数码照片。

图7是本申请实验例1中氮化硼散热膜成品的数码照片。

图8是本申请实验例1中氮化硼散热膜横截面的扫描电子显微镜图像。

图9是本申请实验例1中氮化硼散热膜表面的扫描电子显微镜图像。

图10是本申请实验例2中二维氮化硼纳米片的扫描电子显微镜图像。

图11是本申请实验例2中二维氮化硼纳米片的透射电子显微镜图像。

图12是本申请实验例2中氮化硼散热膜成品的数码照片。

图13是本申请实验例3中氮化硼散热膜的弯曲照片。

图14是本申请实验例9中氮化硼散热膜成品的数码照片。

图15是本申请实施例中氮化硼散热膜的一种结构示意图。

图16是本申请实施例中氮化硼散热膜的另一种结构示意图。

图17是本申请实验例10中氮化硼散热膜成品的散热能力的测试原理图。

图18是本申请实验例10中氮化硼散热膜成品与其他传统热界面材料在模拟实验环境下的使用效果对比。

附图标记：第一离型膜层151、双面胶膜层152、氮化硼薄膜层153、第二离型膜层154、单面胶层161。

具体实施方式

以下将结合实施例对本申请的构思及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本申请的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本申请的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本申请的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本申请保护的范围。

下面详细描述本申请的实施例，描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，若干的含义是一个以上，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本申请的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本申请中的具体含义。

本申请的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

实施例1

本实施例提供一种散热膜及其制备方法，其制备方法包括以下步骤：

s1：取1800g六方氮化硼粉末、200g羧甲基纤维素钠和8000ml去离子水共混，在80℃温度下混合，以1000rpm的转速搅拌2小时后冷却至室温，得到第一分散浆料。

s2：将第一分散浆料加入到大型夹套反应器中，该反应器以适当的流速连通温度为5℃的循坏水。将合适尺寸和形状的高速剪切刀具插入浆料中至合适位置，待密封完全后以10000rpm的速度进行高速搅拌处理1小时，停止20分钟后，反复此操作。待高速剪切处理12小时后，将得到的二维氮化硼分散浆料从夹套反应器中取出静置。在二维氮化硼分散浆料静置24小时后，取液面总高度上层90％部分的分散浆料作为上层分散浆料，而下层10％部分的下层分散浆料经适当的浓度标定后加入下一批次生产的第一分散浆料中重新进行高速剪切剥离处理。

该步骤中，氮化硼的初始浓度为浆料总质量的18％，在静置沉淀后的上层分散浆料中浓度约为17.8％，下层分散浆料中的浓度约为19.7％。上层分散浆料中二维氮化硼的质量占第二分散浆料中二维氮化硼和羧甲基纤维素钠总和的89.9％，对比初始分散液90％的比重区别较小。

通过使用旋转粘度计对所得到的上层分散浆料进行粘度表征，其粘度为4123mpa·s。另外加入875ml去离子水加入到上层分散浆料中，在80℃的温度下以1000rpm的速率搅拌30分钟后停止搅拌并冷却至室温。稀释后的分散液粘度测试结果为1020mpa·s，以此作为第二分散浆料。

s3：取30微米厚的聚酰亚胺薄膜作为基底，首先确认基底表面的洁净程度，并通过使用丙酮对相应部分擦拭对基底进行清洁；然后将基底进行紫外-臭氧处理，从而进一步对基底表面进行清洁并提升基底表面的润湿性。将第二分散浆料进行真空搅拌除泡处理后，挤出至精密滚涂系统中进行涂布处理，得到负载在基底上的湿膜。滚涂的过程中，湿膜厚度约为500微米。将湿膜在60～80℃的梯度干燥20分钟后得到附着在聚酰亚胺基底表面的氮化硼薄膜层。

s4：在该氮化硼薄膜层远离聚酰亚胺基底表面的一侧附上一层单面带有离型膜的双面胶膜，双面胶膜与氮化硼薄膜层相接触，并通过10mpa压力的常温平板静压20分钟，得到终产品氮化硼散热膜。

取少量上层分散浆料，10000rpm离心处理3分钟后，取沉淀后用去离子水分散，反复离心-分散的步骤5次后，取得二维氮化硼纳米片的水分散液。图1是二维氮化硼纳米片的扫描电子显微镜图像，从图中可以看出，机械力剥离出的二维氮化硼纳米片呈现出明显的二维层状结构，且被高效剥离，厚度较小。图2是二维氮化硼纳米片的透射电子显微镜图像，从图中可以看出，二维氮化硼纳米片的厚度较小，而且片层尺寸仍然在微米级。经过对透射电子显微镜的图像进行统计分析，结果如图3所示，可见所剥离的纳米片的平均片层尺寸在1微米左右，属于高质量的大片二维材料。图4是所制备的二维氮化硼纳米片的原子力显微镜图像，从图中可以看出，二维氮化硼纳米片的厚度在1～10纳米的区间内，平均厚度较低且相对均匀。原子力显微镜图像的统计分析结果见图5，结合图5可以看出，二维氮化硼纳米片的平均厚度为5纳米左右，大约不到20个原子层。综上所述，本实验例方案可以以极高的产率高效地制备出高质量、大片、薄层的二维氮化硼材料。

最终制备得到的氮化硼散热膜成品在揭开表面离型膜后如图6和图7所示，从图中可以看出，氮化硼散热膜的一面附有双面胶层，可以很好地附着于相应的电子元器件的表面从而实现紧密贴合，并具有一定的柔性。而且这种薄膜具有一定的强度，可以实现自支撑，并且呈现出明显的陶瓷质感。

图8和图9分别是氮化硼散热膜的界面和表面的扫描电子显微镜图像，可见薄膜的内部呈现出高度有序的平面排列，并且相互连接紧密，同时薄膜表面也呈现出高度致密的外观，难以观察到原有的粉末状结构，避免了潜在的造成电子元器件的短路风险。经过螺旋测微计对氮化硼散热膜的各个膜层进行测定，测得氮化硼薄膜层的厚度为55微米，两层离型膜的总厚度为60微米，双面胶层的厚度为5微米，总厚度为120微米。

实施例2

本实施例提供一种散热膜及其制备方法，其制备方法包括以下步骤：

s1：取1800g六方氮化硼粉末、200g聚乙烯亚胺和8000ml去离子水共混，在80℃温度下混合，以1000rpm的速度搅拌2小时后冷却至室温，得到第一分散浆料。

s2：将第一分散浆料加入到大型夹套反应器中，该反应器以适当的流速连通温度为5℃的循坏水。将合适尺寸和形状的高速剪切刀具插入浆料中至合适位置，待密封完全后以10000rpm的速度进行高速搅拌处理1小时，停止20分钟后，反复此操作。待高速剪切处理12小时后，将得到的二维氮化硼分散浆料从夹套反应器中取出静置。在二维氮化硼分散浆料静置24小时后，取液面总高度上层90％部分的分散浆料作为上层分散浆料，而下层10％部分的下层分散浆料经适当的浓度标定后加入下一批次生产的第一分散浆料中重新进行高速剪切剥离处理。

该步骤中，氮化硼的初始浓度为浆料总质量的18％，在静置沉淀后的上层分散浆料中浓度约为17.7％，下层分散浆料中的浓度约为20.5％。上层分散浆料中二维氮化硼的质量占第二分散浆料中二维氮化硼和羧甲基纤维素钠总和的89.8％，对比初始分散液90％的比重区别较小。

通过使用旋转粘度计对所得到的上层分散浆料进行粘度表征，其粘度为3220mpa·s。另外加入550ml去离子水加入到上层分散浆料中，在80℃的温度下以1000rpm的速率搅拌30分钟后停止搅拌并冷却至室温。稀释后的分散液粘度测试结果为1070mpa·s，以此作为第二分散浆料。

s3：取30微米厚的聚酰亚胺薄膜作为基底，首先确认基底表面的洁净程度，并通过使用丙酮对相应部分擦拭对基底进行清洁；然后将基底进行紫外-臭氧处理，从而进一步对基底表面进行清洁并提升基底表面的润湿性。将第二分散浆料进行真空搅拌除泡处理后，挤出至精密滚涂系统中进行涂布处理，得到负载在基底上的湿膜。滚涂的过程中，湿膜厚度约为600微米。将湿膜在60～80℃的梯度干燥20分钟后得到附着在聚酰亚胺基底表面的氮化硼薄膜层。

s4：在该氮化硼薄膜层远离聚酰亚胺基底表面的一侧附上一层单面带有离型膜的双面胶膜，双面胶膜与氮化硼薄膜层相接触，并通过10mpa压力的常温平板静压20分钟，得到终产品氮化硼散热膜。

按照实施例1中的方法检测s2中制备得到的二维氮化硼纳米片，扫描电子显微镜图像如图10所示，从图中可以看出，二维氮化硼纳米片呈现出明显的二维层状结构，且被高效剥离，厚度较小。图11为二维氮化硼纳米片的透射电子显微镜图像，从图中可以看出，二维氮化硼纳米片的厚度较小，其平均片层尺寸在1微米左右，属于高质量的大片二维材料。最终制备得到的氮化硼散热膜成品在揭开表面离型膜后如图12所示，从图中可以看出，氮化硼散热膜的一面附有双面胶层，可以很好地附着于相应的电子元器件的表面从而实现紧密贴合，并具有一定的柔性。螺旋测微计对氮化硼散热膜的各个膜层进行测定，测得氮化硼薄膜层的厚度为65微米，两层离型膜层的总厚度为60微米，双面胶层的厚度为5微米，总厚度为130微米。

实施例3

本实施例提供一种散热膜及其制备方法，其制备方法包括以下步骤：

s1：取1800g六方氮化硼粉末、200g聚酰亚胺和8000ml二甲基乙酰胺共混，在130℃温度下混合，以1000rpm的速度搅拌2小时后冷却至室温，得到第一分散浆料。

s2：将第一分散浆料加入到大型夹套反应器中，该反应器以适当的流速连通温度为5℃的循坏水。将合适尺寸和形状的高速剪切刀具插入浆料中至合适位置，待密封完全后以10000rpm的速度进行高速搅拌处理1小时，停止20分钟后，反复此操作。待高速剪切处理12小时后，将得到的二维氮化硼分散浆料从夹套反应器中取出静置。在二维氮化硼分散浆料静置24小时后，取液面总高度上层90％部分的分散浆料作为上层分散浆料，而下层10％部分的下层分散浆料经适当的浓度标定后加入下一批次生产的第一分散浆料中重新进行高速剪切剥离处理。

该步骤中，氮化硼的初始浓度为浆料总质量的18％，在静置沉淀后的上层分散浆料中浓度约为17.7％，下层分散浆料中的浓度约为20.6％。上层分散浆料中二维氮化硼的质量占第二分散浆料中二维氮化硼和羧甲基纤维素钠总和的89.8％，对比初始分散液90％的比重区别较小。

通过使用旋转粘度计对所得到的上层分散浆料进行粘度表征，其粘度为2175mpa·s。另外加入250ml二甲基乙酰胺加入到上层分散浆料中，在130℃的温度下以1000rpm的速率搅拌30分钟后停止搅拌并冷却至室温。稀释后的分散液粘度测试结果为978mpa·s，以此作为第二分散浆料。

s3：取30微米厚的聚酰亚胺薄膜作为基底，首先确认基底表面的洁净程度，并通过使用丙酮对相应部分擦拭对基底进行清洁；然后将基底进行紫外-臭氧处理，从而进一步对基底表面进行清洁并提升基底表面的润湿性。将第二分散浆料进行真空搅拌除泡处理后，挤出至精密滚涂系统中进行涂布处理，得到负载在基底上的湿膜。滚涂的过程中，湿膜厚度约为375微米。将湿膜在60～120℃的梯度干燥20分钟后得到附着在聚酰亚胺基底表面的氮化硼薄膜层。

s4：在该氮化硼薄膜层远离聚酰亚胺基底表面的一侧附上一层单面带有离型膜的双面胶膜，双面胶膜与氮化硼薄膜层相接触，并通过10mpa压力的常温平板静压20分钟，得到终产品氮化硼散热膜。

制备得到的氮化硼散热膜如图13所示，从图中可以看出，其具有优秀的柔性。螺旋测微计对氮化硼散热膜的各个膜层进行测定，测得氮化硼薄膜层的厚度为55微米，两层离型膜层的总厚度为60微米，双面胶层的厚度为5微米，总厚度为120微米。

实施例4

本实施例提供一种散热膜及其制备方法，其制备方法包括以下步骤：

s1：取1800g六方氮化硼粉末、200g聚偏二氟乙烯和8000ml二甲基乙酰胺共混，在130℃温度下混合，以1000rpm的速度搅拌2小时后冷却至室温，得到第一分散浆料。

s2：将第一分散浆料加入到大型夹套反应器中，该反应器以适当的流速连通温度为5℃的循坏水。将合适尺寸和形状的高速剪切刀具插入浆料中至合适位置，待密封完全后以10000rpm的速度进行高速搅拌处理1小时，停止20分钟后，反复此操作。待高速剪切处理12小时后，将得到的二维氮化硼分散浆料从夹套反应器中取出静置。在二维氮化硼分散浆料静置24小时后，取液面总高度上层90％部分的分散浆料作为上层分散浆料，而下层10％部分的下层分散浆料经适当的浓度标定后加入下一批次生产的第一分散浆料中重新进行高速剪切剥离处理。

该步骤中，氮化硼的初始浓度为浆料总质量的18％，在静置沉淀后的上层分散浆料中浓度约为17.7％，下层分散浆料中的浓度约为20.7％。上层分散浆料中二维氮化硼的质量占第二分散浆料中二维氮化硼和羧甲基纤维素钠总和的89.8％，对比初始分散液90％的比重区别较小。

通过使用旋转粘度计对所得到的上层分散浆料进行粘度表征，其粘度为2340mpa·s。另外加入280ml二甲基乙酰胺加入到上层分散浆料中，在130℃的温度下以1000rpm的速率搅拌30分钟后停止搅拌并冷却至室温。稀释后的分散液粘度测试结果为1025mpa·s，以此作为第二分散浆料。

s3：取30微米厚的聚酰亚胺薄膜作为基底，首先确认基底表面的洁净程度，并通过使用丙酮对相应部分擦拭对基底进行清洁；然后将基底进行紫外-臭氧处理，从而进一步对基底表面进行清洁并提升基底表面的润湿性。将第二分散浆料进行真空搅拌除泡处理后，挤出至精密滚涂系统中进行涂布处理，得到负载在基底上的湿膜。滚涂的过程中，湿膜厚度约为375微米。将湿膜在60～120℃的梯度干燥20分钟后得到附着在聚酰亚胺基底表面的氮化硼薄膜层。

s4：在该氮化硼薄膜层远离聚酰亚胺基底表面的一侧附上一层单面带有离型膜的双面胶膜，双面胶膜与氮化硼薄膜层相接触，并通过10mpa压力的常温平板静压20分钟，得到终产品氮化硼散热膜。

螺旋测微计对氮化硼散热膜的各个膜层进行测定，测得氮化硼薄膜层的厚度为55微米，两层离型膜层的总厚度为60微米，双面胶层的厚度为5微米，总厚度为120微米。

实施例5

本实施例提供一种散热膜及其制备方法，其制备方法包括以下步骤：

s1：取1800g六方氮化硼粉末、200g聚偏二氟乙烯和8000ml二甲基乙酰胺共混，在130℃温度下混合，以1000rpm的速度搅拌2小时后冷却至室温，得到第一分散浆料。

s2：将第一分散浆料加入到大型夹套反应器中，该反应器以适当的流速连通温度为5℃的循坏水。将高功率超声探针插入浆料中至合适位置，待密封完全后以800w的功率超声处理6秒，停止20秒后，设定程序反复此操作。待超声处理72小时后，将得到的二维氮化硼分散浆料从夹套反应器中取出静置。在二维氮化硼分散浆料静置24小时后，取液面总高度上层90％部分的分散浆料作为上层分散浆料，而下层10％部分的下层分散浆料经适当的浓度标定后加入下一批次生产的第一分散浆料中重新进行高速剪切剥离处理。

该步骤中，氮化硼的初始浓度为浆料总质量的18％，在静置沉淀后的上层分散浆料中浓度约为17.1％，下层分散浆料中的浓度约为25.2％。上层分散浆料中二维氮化硼的质量占第二分散浆料中二维氮化硼和羧甲基纤维素钠总和的89.5％，对比初始分散液90％的比重区别较小。

通过使用旋转粘度计对所得到的上层分散浆料进行粘度表征，其粘度为1940mpa·s。另外加入195ml二甲基乙酰胺加入到上层分散浆料中，在130℃的温度下以1000rpm的速率搅拌30分钟后停止搅拌并冷却至室温。稀释后的分散液粘度测试结果为925mpa·s，以此作为第二分散浆料。

s3：取30微米厚的聚酰亚胺薄膜作为基底，首先确认基底表面的洁净程度，并通过使用丙酮对相应部分擦拭对基底进行清洁；然后将基底进行紫外-臭氧处理，从而进一步对基底表面进行清洁并提升基底表面的润湿性。将第二分散浆料进行真空搅拌除泡处理后，挤出至精密滚涂系统中进行涂布处理，得到负载在基底上的湿膜。滚涂的过程中，湿膜厚度约为300微米。将湿膜在60～120℃的梯度干燥20分钟后得到附着在聚酰亚胺基底表面的氮化硼薄膜层。

s4：在该氮化硼薄膜层远离聚酰亚胺基底表面的一侧附上一层单面带有离型膜的双面胶膜，双面胶膜与氮化硼薄膜层相接触，并通过10mpa压力的常温平板静压20分钟，得到终产品氮化硼散热膜。

螺旋测微计对氮化硼散热膜的各个膜层进行测定，测得氮化硼薄膜层的厚度为45微米，两层离型膜层的总厚度为60微米，双面胶层的厚度为5微米，总厚度为110微米。

实施例6

本实施例提供一种散热膜及其制备方法，其制备方法包括以下步骤：

s1：取1800g六方氮化硼粉末、200g聚偏二氟乙烯和8000ml二甲基乙酰胺共混，在130℃温度下混合，以1000rpm的速度搅拌2小时后冷却至室温，得到第一分散浆料。

s2：将第一分散浆料加入到大型夹套反应器中，该反应器以适当的流速连通温度为5℃的循坏水。将高功率超声探针插入浆料中至合适位置，待密封完全后以800w的功率超声处理6秒，停止20秒后，设定程序反复此操作。待超声处理72小时后，将得到的二维氮化硼分散浆料从夹套反应器中取出静置。在二维氮化硼分散浆料静置24小时后，取液面总高度上层90％部分的分散浆料作为上层分散浆料，而下层10％部分的下层分散浆料经适当的浓度标定后加入下一批次生产的第一分散浆料中重新进行高速剪切剥离处理。

该步骤中，氮化硼的初始浓度为浆料总质量的18％，在静置沉淀后的上层分散浆料中浓度约为17.1％，下层分散浆料中的浓度约为25.2％。上层分散浆料中二维氮化硼的质量占第二分散浆料中二维氮化硼和羧甲基纤维素钠总和的89.5％，对比初始分散液90％的比重区别较小。

通过使用旋转粘度计对所得到的上层分散浆料进行粘度表征，其粘度为1940mpa·s。另外加入195ml二甲基乙酰胺加入到上层分散浆料中，在130℃的温度下以1000rpm的速率搅拌30分钟后停止搅拌并冷却至室温。稀释后的分散液粘度测试结果为925mpa·s，以此作为第二分散浆料。

s3：取30微米厚的聚酰亚胺薄膜作为基底，首先确认基底表面的洁净程度，并通过使用丙酮对相应部分擦拭对基底进行清洁；然后将基底进行紫外-臭氧处理，从而进一步对基底表面进行清洁并提升基底表面的润湿性。将第二分散浆料进行真空搅拌除泡处理后，挤出至精密滚涂系统中进行涂布处理，得到负载在基底上的湿膜。滚涂的过程中，湿膜厚度约为200微米。将湿膜在60～120℃的梯度干燥20分钟后得到附着在聚酰亚胺基底表面的氮化硼薄膜层。

s4：在该氮化硼薄膜层远离聚酰亚胺基底表面的一侧附上一层单面带有离型膜的双面胶膜，双面胶膜与氮化硼薄膜层相接触，并通过10mpa压力的常温平板静压20分钟，得到终产品氮化硼散热膜。

螺旋测微计对氮化硼散热膜的各个膜层进行测定，测得氮化硼薄膜层的厚度为30微米，两层离型膜层的总厚度为60微米，双面胶层的厚度为5微米，总厚度为95微米。

实施例7

本实施例提供一种散热膜及其制备方法，其制备方法包括以下步骤：

s1：取1800g六方氮化硼粉末、200g聚偏二氟乙烯和8000ml二甲基乙酰胺共混，在130℃温度下混合，以1000rpm的速度搅拌2小时后冷却至室温，得到第一分散浆料。

s2：将第一分散浆料加入到球磨罐中，加入适量不同尺寸的氧化锆磨球，球磨速度为300rpm。待球磨处理24小时后，将得到的二维氮化硼分散浆料从球磨罐中取出过滤除去磨球并静置。在二维氮化硼分散浆料静置24小时后，取液面总高度上层90％部分的分散浆料作为上层分散浆料，而下层10％部分的下层分散浆料经适当的浓度标定后加入下一批次生产的第一分散浆料中重新进行高速剪切剥离处理。

该步骤中，氮化硼的初始浓度为浆料总质量的18％，在静置沉淀后的上层分散浆料中浓度约为17.8％，下层分散浆料中的浓度约为29.7％。上层分散浆料中二维氮化硼的质量占第二分散浆料中二维氮化硼和羧甲基纤维素钠总和的89.8％，对比初始分散液90％的比重区别较小。

通过使用旋转粘度计对所得到的上层分散浆料进行粘度表征，其粘度为2050mpa·s。另外加入200ml二甲基乙酰胺加入到上层分散浆料中，在130℃的温度下以1000rpm的速率搅拌30分钟后停止搅拌并冷却至室温。稀释后的分散液粘度测试结果为1000mpa·s，以此作为第二分散浆料。

s3：取30微米厚的聚酰亚胺薄膜作为基底，首先确认基底表面的洁净程度，并通过使用丙酮对相应部分擦拭对基底进行清洁；然后将基底进行紫外-臭氧处理，从而进一步对基底表面进行清洁并提升基底表面的润湿性。将第二分散浆料进行真空搅拌除泡处理后，挤出至精密滚涂系统中进行涂布处理，得到负载在基底上的湿膜。滚涂的过程中，湿膜厚度约为750微米。将湿膜在60～120℃的梯度干燥20分钟后得到附着在聚酰亚胺基底表面的氮化硼薄膜层。

s4：在该氮化硼薄膜层远离聚酰亚胺基底表面的一侧附上一层单面带有离型膜的双面胶膜，双面胶膜与氮化硼薄膜层相接触，并通过10mpa压力的常温平板静压20分钟，得到终产品氮化硼散热膜。

螺旋测微计对氮化硼散热膜的各个膜层进行测定，测得氮化硼薄膜层的厚度为100微米，两层离型膜层的总厚度为60微米，双面胶层的厚度为5微米，总厚度为165微米。

实施例8

本实施例提供一种散热膜及其制备方法，其制备方法包括以下步骤：

s1：取1800g六方氮化硼粉末、200g聚偏二氟乙烯和8000ml二甲基乙酰胺共混，在130℃温度下混合，以1000rpm的速度搅拌2小时后冷却至室温，得到第一分散浆料。

s2：将第一分散浆料加入到球磨罐中，加入适量不同尺寸的氧化锆磨球，球磨速度为300rpm。待球磨处理24小时后，将得到的二维氮化硼分散浆料从球磨罐中取出过滤除去磨球并静置。在二维氮化硼分散浆料静置24小时后，取液面总高度上层90％部分的分散浆料作为上层分散浆料，而下层10％部分的下层分散浆料经适当的浓度标定后加入下一批次生产的第一分散浆料中重新进行高速剪切剥离处理。

该步骤中，氮化硼的初始浓度为浆料总质量的18％，在静置沉淀后的上层分散浆料中浓度约为17.8％，下层分散浆料中的浓度约为29.7％。上层分散浆料中二维氮化硼的质量占第二分散浆料中二维氮化硼和羧甲基纤维素钠总和的89.8％，对比初始分散液90％的比重区别较小。

通过使用旋转粘度计对所得到的上层分散浆料进行粘度表征，其粘度为2050mpa·s。另外加入200ml二甲基乙酰胺加入到上层分散浆料中，在130℃的温度下以1000rpm的速率搅拌30分钟后停止搅拌并冷却至室温。稀释后的分散液粘度测试结果为1000mpa·s，以此作为第二分散浆料。

s3：取30微米厚的聚酰亚胺薄膜作为基底，首先确认基底表面的洁净程度，并通过使用丙酮对相应部分擦拭对基底进行清洁；然后将基底进行紫外-臭氧处理，从而进一步对基底表面进行清洁并提升基底表面的润湿性。将第二分散浆料进行真空搅拌除泡处理后，挤出至精密滚涂系统中进行涂布处理，得到负载在基底上的湿膜。滚涂的过程中，湿膜厚度约为2250微米。将湿膜在60～120℃的梯度干燥20分钟后得到附着在聚酰亚胺基底表面的氮化硼薄膜层。

s4：在该氮化硼薄膜层远离聚酰亚胺基底表面的一侧附上一层单面带有离型膜的双面胶膜，双面胶膜与氮化硼薄膜层相接触，并通过10mpa压力的常温平板静压20分钟，得到终产品氮化硼散热膜。

螺旋测微计对氮化硼散热膜的各个膜层进行测定，测得氮化硼薄膜层的厚度为300微米，两层离型膜层的总厚度为60微米，双面胶层的厚度为5微米，总厚度为365微米。

实施例9

本实施例提供一种散热膜及其制备方法，其制备方法包括以下步骤：

s1：取1800g六方氮化硼粉末、200g聚偏二氟乙烯和8000ml二甲基乙酰胺共混，在130℃温度下混合，以1000rpm的速度搅拌2小时后冷却至室温，得到第一分散浆料。

s2：将第一分散浆料加入到大型夹套反应器中，该反应器以适当的流速连通温度为5℃的循坏水。将合适尺寸和形状的高速剪切刀具插入浆料中至合适位置，待密封完全后以10000rpm的速度进行高速搅拌处理1小时，停止20分钟后，反复此操作。待高速剪切处理12小时后，将得到的二维氮化硼分散浆料从夹套反应器中取出静置。在二维氮化硼分散浆料静置24小时后，取液面总高度上层90％部分的分散浆料作为上层分散浆料，而下层10％部分的下层分散浆料经适当的浓度标定后加入下一批次生产的第一分散浆料中重新进行高速剪切剥离处理。

该步骤中，氮化硼的初始浓度为浆料总质量的18％，在静置沉淀后的上层分散浆料中浓度约为17.7％，下层分散浆料中的浓度约为20.7％。上层分散浆料中二维氮化硼的质量占第二分散浆料中二维氮化硼和羧甲基纤维素钠总和的89.8％，对比初始分散液90％的比重区别较小。

通过使用旋转粘度计对所得到的上层分散浆料进行粘度表征，其粘度为2340mpa·s。另外加入280ml二甲基乙酰胺加入到上层分散浆料中，在130℃的温度下以1000rpm的速率搅拌30分钟后停止搅拌并冷却至室温。稀释后的分散液粘度测试结果为1025mpa·s，以此作为第二分散浆料。

s3：取30微米厚的聚酰亚胺薄膜作为基底，首先确认基底表面的洁净程度，并通过使用丙酮对相应部分擦拭对基底进行清洁；然后将基底进行紫外-臭氧处理，从而进一步对基底表面进行清洁并提升基底表面的润湿性。将第二分散浆料进行真空搅拌除泡处理后，挤出至精密滚涂系统中进行涂布处理，得到负载在基底上的湿膜。滚涂的过程中，湿膜厚度约为375微米。将湿膜在60～120℃的梯度干燥20分钟后得到附着在聚酰亚胺基底表面的氮化硼薄膜层。

s4：在该氮化硼薄膜层远离聚酰亚胺基底表面的一侧附上一层单面带有离型膜的双面胶膜，双面胶膜与氮化硼薄膜层相接触，除去原有的聚酰亚胺基底，并在氮化硼薄膜层的该侧重新附上一层单面胶保护膜层，通过10mpa压力的常温平板静压20分钟，得到终产品氮化硼散热膜。

图14是本实施例制备得到的氮化硼散热膜成品的照片。螺旋测微计对氮化硼散热膜的各个膜层进行测定，测得氮化硼薄膜层的厚度为55微米，两层离型膜层的总厚度为60微米，双面胶层的厚度为5微米，单面胶层的厚度为5微米，总厚度为125微米。

图15和图16分别是上述实施例1～9中制备得到的氮化硼散热膜的结构示意图，其中一种结构如图15所示，从下到上包括第一离型膜层151、双面胶膜层152、氮化硼薄膜层153、第二离型膜层154。另一种结构如图16所示，从下到上包括第一离型膜层151、双面胶膜层152、氮化硼薄膜层153、单面胶层161、第二离型膜层154。

实施例10

散热膜性能检测

分别取实施例1～9制备得到的氮化硼散热膜，使用闪光法热扩散系数测定仪(lfa-467)测定散热膜的热扩散系数，采用差示扫描量热法测定散热膜的比热容，使用排水法测定散热膜的密度，结果如表1所示。

表1.散热膜性能检测结果

从图中可以看出，本申请实施例制备得到的氮化硼散热膜的热扩散系数和导热率有非常大的提升，最高分别可以达到24.53mm²/s和50.17wm^-1k^-1。

实施例11

散热能力验证实验

采用对单一发热源进行稳态散热的模拟实验方法测定二维氮化硼散热膜在实际使用环境下的效果。基本原理如图17所示，主要通过一个恒温加热板对散热膜进行加热，恒温加热板和散热膜之间设有铝块和隔热间隔，并在达到稳态后观察散热膜表面的热点温度。采用相同厚度的实施例6制得的氮化硼散热膜与氧化铝、氮化铝等传统高性能导热薄膜进行对比，模拟实验的结果如图18所示，a是本申请实施例提供的氮化硼散热膜，b和c分别是氧化铝和氮化铝散热膜。从图中可以看出，本申请实施例所提供的散热膜表面的热点温度的平均值(avg)和最高值(max)相比于其它两类导热薄膜都明显更低，温度降低明显，表明本申请实施例所提供的氮化硼散热膜具有优异的散热性能。

上面结合实施例对本申请作了详细说明，但是本申请不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本申请宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。