大尺寸石墨烯、复合大尺寸石墨烯导热材料及其制备方法和应用

本发明属于导热材料，涉及一种石墨烯导热材料及其制备方法，具体涉及一种大尺寸石墨烯的制备方法，以及一种复合大尺寸石墨烯导热材料及其制备方法与应用。

背景技术：

1、导热材料在各个领域中起着至关重要的作用，尤其是在电子器件、能源储存系统和光电设备等高功率密度应用中。传统的导热材料存在着导热性能不足、尺寸限制等问题，这限制了它们的应用范围和效能。

2、石墨烯，作为一种由碳原子构成的二维材料，具有许多卓越的特性，如高导热性能、优异的机械强度和化学稳定性。然而，传统方法中石墨烯的制备通常以小片或薄膜为主，这严重限制了其在实际应用中的可塑性和导热性。因此，通过制备大尺寸石墨烯，可以进一步提高其导热性能，拓展其应用领域。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种大尺寸石墨烯及其制备方法，以克服现有技术中的不足。

2、本发明的另一目的还在于提供一种复合大尺寸石墨烯导热材料及其制备方法和应用。

3、为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

4、本发明实施例提供了一种大尺寸石墨烯的制备方法，其包括：

5、将多孔高分子充分浸润于石墨烯分散液中，使石墨烯充分附着于多孔高分子上，得到附着有石墨烯的多孔高分子；

6、对附着有石墨烯的多孔高分子进行高温去高分子处理，得到三维石墨烯骨架；

7、对所述三维石墨烯骨架进行高温石墨化处理，制得大尺寸石墨烯。

8、本发明实施例还提供了由前述制备方法制得的大尺寸石墨烯。

9、本发明实施例还提供了一种复合大尺寸石墨烯导热材料，其包括：相变材料，以及作为导热增强填料的大尺寸石墨烯。

10、本发明实施例还提供了前述的复合大尺寸石墨烯导热材料的制备方法，其包括：使所述大尺寸石墨烯与相变材料进行复合，制得所述复合大尺寸石墨烯导热材料。

11、本发明实施例还提供了前述的大尺寸石墨烯或复合大尺寸石墨烯导热材料于导热复合材料、热界面材料或电子器件等领域中的应用。

12、与现有技术相比，本发明的有益效果包括：

13、本发明首先制备了大尺寸石墨烯，其结构连续均匀，与相变材料共混复合，可以发挥两者的优势，形成协同效应，提高所得复合大尺寸石墨烯导热材料的导热性能和导热稳定性，所述导热材料的横向热导率介于10～100w m-1k-1之间，并兼具良好的光热效应，在多个领域中展现出巨大潜力，比如在电子器件领域，复合导热材料可以应用于集成电路、发光二极管和高功率半导体器件等热管理系统中。通过将复合导热材料作为热界面材料，可以大大改善热传导的效率，提高设备的散热性能，增强设备的可靠性和寿命。

技术特征：

1.一种大尺寸石墨烯的制备方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，包括：将石墨烯材料分散到分散剂中，得到石墨烯分散液；

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，包括：将多孔高分子充分浸润于石墨烯分散液中，使石墨烯材料充分附着于多孔高分子上，捞出后烘干；

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，包括：对附着有石墨烯的多孔高分子进行高温去高分子处理，使其中的多孔高分子成分被蒸发或分解，得到三维石墨烯骨架；

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述高温石墨化处理采用的设备包括高温热处理炉、石墨化炉、微波石墨化设备中的任意一种；

6.由权利要求1-5中任一项所述制备方法制得的大尺寸石墨烯，所述大尺寸石墨烯的尺寸大于10μm。

7.一种复合大尺寸石墨烯导热材料，其特征在于，包括：相变材料，以及作为导热增强填料的、权利要求6所述的大尺寸石墨烯。

8.根据权利要求7所述的复合大尺寸石墨烯导热材料，其特征在于：所述相变材料包括蜡类相变材料和/或高分子相变材料；

9.权利要求7-8中任一项所述的复合大尺寸石墨烯导热材料的制备方法，其特征在于，包括：使所述大尺寸石墨烯与相变材料进行复合，制得所述复合大尺寸石墨烯导热材料；

10.权利要求6所述的大尺寸石墨烯或权利要求7-8中任一项所述的复合大尺寸石墨烯导热材料于导热复合材料、热界面材料或电子器件领域中的应用；

技术总结
本发明公开了一种大尺寸石墨烯、复合大尺寸石墨烯导热材料及其制备方法和应用。所述大尺寸石墨烯的制备方法包括：将多孔高分子充分浸润于石墨烯分散液中，使石墨烯充分附着于多孔高分子上，之后对附着有石墨烯的多孔高分子进行高温去高分子处理，得到三维石墨烯骨架，最后进行高温石墨化处理，制得大尺寸石墨烯。所述复合大尺寸石墨烯导热材料包括相变材料，以及作为导热增强填料的大尺寸石墨烯。本发明制备的大尺寸石墨烯结构连续均匀，与相变材料共混复合，可以发挥两者的优势，形成协同效应，提高所得复合大尺寸石墨烯导热材料的导热性能和导热稳定性，并兼具良好的光热效应，可以广泛应用于导热复合材料、热界面材料或电子器件等领域。

技术研发人员：孙立文,代文,陶沛迪,应俊峰,林正得,江南
受保护的技术使用者：中国科学院宁波材料技术与工程研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/5/16