本发明涉及一种散热金属箔的制备方法与应用，特别涉及一种高效散热金属箔及其制备方法与应用。
背景技术：
随着电子器件向着大功率、微型化发展，散热已经成为制约器件结构的瓶颈问题，热量如果不能获得快速释放将严重损坏器件，因此散热问题已经成为任何器件设计之时必须首先考虑的问题。
散热涂料是一种在热源基底涂敷以提高其红外辐射能力的散热涂料。由于金属本身的红外辐射能力较弱，当热量传输到金属表面时候，通过提高红外辐射能力或增大辐射面积是有效提高金属热交换能力的手段。其中纳米碳材料，如碳纳米管、石墨烯等，以其超高的辐射率、高热导率等性能特点，成为散热涂料最优秀的功能填料，广泛应用于各种红外增强散热涂料。散热金属箔是一种将散热涂料涂敷于金属箔表面的散热材料，其结合了表面高辐射率和基底金属高热导率的特点，在平板化电子器件、led、激光器等领域获得大量应用。例如，中国发明专利201310612796.1公开一种在金属箔基底上涂敷一层散热涂料构成的散热金属箔材料；中国发明专利201310388292.6公开的一种在金属铜箔两面涂敷纳米碳散热涂料，形成双面辐射散热结构。但现有散热金属箔表面是简单的平面结构，如何进一步提高其散热能力受到各方面因素制约，显得尤为困难。因此，在努力进一步提高热导率和辐射率的基础上，通过构建微纳结构提高表面积将是有效提升散热能力的手段。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种高辐射率散热金属箔及其制备方法与应用，以克服现有技术的不足。
为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：
一种高效散热金属箔，由金属箔基底和分别位于金属箔两面的褶皱结构纳米碳散热涂层与胶粘剂组成，其中：
金属箔基底可以是铜、镍、钢铁、不锈钢、铝中的任意一种，厚度为5-200微米，纳米碳散热涂层厚度为0.5-50微米，胶粘剂层厚度为1-50微米，可以是不干胶、导热胶、压敏胶中的任意一种。
一种高效散热金属箔的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）将纳米碳散热涂料涂敷在预拉伸的弹性基底上，可单向拉伸也可以双向拉伸，拉伸比例1-50%，在50-100度下烘烤1-30分钟；
（2）与此同时在金属箔基底上涂敷一层低玻璃化温度树脂，厚度0.5微米-20微米；
（3）将步骤(1)中的弹性基底拉伸力释放后，在弹性基底表面形成带有褶皱微纳结构的纳米碳散热涂料面层，再将弹性基底上带有褶皱微纳结构的纳米碳散热涂料面层与步骤（2）中制备的涂敷有低玻璃化温度树脂的面贴合，在60-150度下烘烤10-60分钟，冷却后将弹性基底从带有褶皱微纳结构的纳米碳散热涂料面层剥离；
（4）在金属箔基底的另外一面涂敷胶粘剂，形成胶粘剂层，烘干之后在胶粘剂层表面贴覆离型纸保护膜即得到散热金属箔。
进一步的，步骤（1）中所述纳米碳散热涂料是含有碳纳米管、石墨烯、纳米碳纤维的任意一种或两种及两种以上组合的红外辐射增强散热涂料，其中纳米碳含量2-15%，优选为水性散热涂料；
进一步的，步骤（1）中所述弹性基底可以为热塑性弹性体，优选为天然橡胶、硅橡胶、弹性聚氨酯，进一步优选为热塑性弹性聚氨酯、有机硅橡胶中的一种；
进一步的，步骤（2）中所述低玻璃化温度树脂选自玻璃化温度低于-20℃的树脂，包括聚氨酯树脂、丙烯酸树脂、乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚丙烯、聚乙烯、天然橡胶、聚丙烯酸乙酯、聚甲醛、聚己内酯中的任意一种或两种及两种以上的组合。
一种高效散热金属箔的应用，其特征在于：可直接贴在需要提高散热能力的各种表面，尤其是提高手机、平板电脑、电池外壳等电子器件需要增强散热的部位，可显著提升热辐射能力。
与现有技术相比，本发明的优点包括：
（1）散热金属箔表面构建的褶皱微纳米结构能够有效提高涂层散热面积，提高热交换能力；
（2）通过简单的预拉伸涂敷的方法，利用应力释放后收缩，将散热涂层制备成具有褶皱结构可控的微纳结构，方法简便易于规模化放大；
（3）采用低玻璃化温度树脂作为过渡层，同时作为散热涂层与金属箔基底的粘合剂，通过简单的热烘烤，利用玻璃化转变过程中低玻璃化温度树脂的流变收缩将散热涂层转移至金属基底，紧密贴合，简便快捷。
附图说明
图1是本发明散热金属箔的结构示意图
其中：1、褶皱结构的散热涂层，2、低玻璃化温度树脂层，3、金属箔，4、胶粘剂层。
具体实施方式
实施例1
以弹性聚氨酯膜为基底，将其单向预拉伸20%，在其表面涂敷一层碳纳米管含量8%的水性碳纳米管散热涂料，厚度10微米，在100度烘烤20分钟；与此同时，在厚度30微米铜箔的一面涂敷一层厚度5微米的弹性聚氨酯树脂层；将前面制备的涂敷有纳米碳散热涂层的弹性基底拉伸力释放，在弹性基底表面形成带有褶皱微纳结构的纳米碳散热涂层，将弹性基底上带有褶皱微纳结构的纳米碳散热涂料面层与涂敷有弹性聚氨酯层的铜箔贴合，在110度下烘烤10分钟，冷却后即可将弹性基底从带有褶皱微纳结构的纳米碳散热涂料面层上剥离。随后在铜箔的另外一面涂敷胶粘剂，烘干之后在胶粘剂层表面贴覆离型纸保护膜及得到散热金属箔。采用ir-2双波段发射率测试仪测试碳纳米管阵列红外辐射率为0.935，采用耐驰lfa467激光热导仪测试散热膜热导率，其水平热导率370w/m·k，垂直热导率45w/m·k。采用自制的温差模拟装置测试散热铜箔散热性能模拟，将散热铜箔和空白铜箔分别贴在陶瓷发热片上，串联后升温，测试两个铜箔的温差，实测在空白铜箔70度时，散热铜箔温度更低，温差15度，褶皱结构的散热涂层明显改善铜箔散热性能。
实施例2
以有机硅橡胶膜为基底，将其单向预拉伸30%，在其表面涂敷一层碳纳米管含量12%的水性碳纳米管散热涂料，厚度10微米，在100度烘烤20分钟；与此同时，在厚度30微米不锈钢箔的一面涂敷一层厚度5微米的弹性聚氨酯树脂层；将前面制备的涂敷有纳米碳散热涂层的弹性基底拉伸力释放，在弹性基底表面形成带有褶皱微纳结构的纳米碳散热涂层，将弹性基底上带有褶皱微纳结构的纳米碳散热涂料面层与涂敷有弹性聚氨酯层的不锈钢箔贴合，在110度下烘烤10分钟，冷却后即可将弹性基底从带有褶皱微纳结构的纳米碳散热涂料面层上剥离。随后在不锈钢箔的另外一面涂敷胶粘剂，烘干之后在胶粘剂层表面贴覆离型纸保护膜及得到散热金属箔。采用ir-2双波段发射率测试仪测试碳纳米管阵列红外辐射率为0.95，采用耐驰lfa467激光热导仪测试散热膜热导率，其水平热导率42w/m·k，垂直热导率8.7w/m·k。采用自制的温差模拟装置测试散热不锈钢箔散热性能模拟，将散热不锈钢箔和空白不锈钢箔分别贴在陶瓷发热片上，串联后升温，测试两个不锈钢箔的温差，实测在空白不锈钢箔70度时，散热不锈钢箔温度更低，温差16度，褶皱结构的散热涂层明显改善不锈钢箔散热性能。
实施例3
以天然橡胶膜为基底，将其单向预拉伸50%，在其表面涂敷一层碳纳米管含量15%的水性碳纳米管散热涂料，厚度10微米，在100度烘烤20分钟；与此同时，在厚度30微米镍箔的一面涂敷一层厚度5微米的弹性聚氨酯树脂层；将前面制备的涂敷有纳米碳散热涂层的弹性基底拉伸力释放，在弹性基底表面形成带有褶皱微纳结构的纳米碳散热涂层，将弹性基底上带有褶皱微纳结构的纳米碳散热涂料面层与涂敷有弹性聚氨酯层的镍箔贴合，在110度下烘烤10分钟，冷却后即可将弹性基底剥离。随后在镍箔的另外一面涂敷胶粘剂，烘干之后在胶粘剂层表面贴覆离型纸保护膜及得到散热金属箔。采用ir-2双波段发射率测试仪测试碳纳米管阵列红外辐射率为0.95，采用耐驰lfa467激光热导仪测试散热膜热导率，其水平热导率54w/m·k，垂直热导率14.8w/m·k。采用自制的温差模拟装置测试散热镍箔散热性能模拟，将散热镍箔和空白镍箔分别贴在陶瓷发热片上，串联后升温，测试两个镍箔的温差，实测在空白镍箔70度时，散热镍箔温度更低，温差16度，褶皱结构的散热涂层明显改善镍箔散热性能。
实施例4
以弹性聚氨酯膜为基底，将其双向预拉伸10%，在其表面涂敷一层碳纳米管含量10%的水性碳纳米管散热涂料，厚度10微米，在100度烘烤20分钟；与此同时，在厚度30微米铝箔的一面涂敷一层厚度5微米的弹性聚氨酯树脂层；将前面制备的涂敷有纳米碳散热涂层的弹性基底拉伸力释放，在弹性基底表面形成带有褶皱微纳结构的纳米碳散热涂层，将弹性基底上带有褶皱微纳结构的纳米碳散热涂料面层与涂敷有弹性聚氨酯层的铝箔贴合，在110度下烘烤10分钟，冷却后即可将弹性基底剥离。随后在铝箔的另外一面涂敷胶粘剂，烘干之后在胶粘剂层表面贴覆离型纸保护膜及得到散热金属箔。采用ir-2双波段发射率测试仪测试碳纳米管阵列红外辐射率为0.935，采用耐驰lfa467激光热导仪测试散热膜热导率，其水平热导率230w/m·k，垂直热导率35w/m·k。采用自制的温差模拟装置测试散热铝箔散热性能模拟，将散热铝箔和空白铝箔分别贴在陶瓷发热片上，串联后升温，测试两个铝箔的温差，实测在空白铝箔70度时，散热铝箔温度更低，温差12度，褶皱结构的散热涂层明显改善铝箔散热性能。
实施例5
以弹性聚氨酯膜为基底，将其双向预拉伸20%，在其表面涂敷一层碳纳米管含量5%的水性碳纳米管散热涂料，厚度10微米，在100度烘烤20分钟；与此同时，在厚度30微米45号碳钢箔的一面涂敷一层厚度5微米的乙烯-醋酸乙烯共聚物层；将前面制备的涂敷有纳米碳散热涂层的弹性基底拉伸力释放，在弹性基底表面形成带有褶皱微纳结构的纳米碳散热涂层，将弹性基底上带有褶皱微纳结构的纳米碳散热涂料面层与涂敷有乙烯-醋酸乙烯共聚物层的45号碳钢箔贴合，在110度下烘烤10分钟，冷却后即可将弹性基底剥离。随后在45号碳钢箔的另外一面涂敷胶粘剂，烘干之后在胶粘剂层表面贴覆离型纸保护膜及得到散热金属箔。采用ir-2双波段发射率测试仪测试碳纳米管阵列红外辐射率为0.925，采用耐驰lfa467激光热导仪测试散热膜热导率，其水平热导率43w/m·k，垂直热导率15.6w/m·k。采用自制的温差模拟装置测试散热45号碳钢箔散热性能模拟，将散热45号碳钢箔和空白45号碳钢箔分别贴在陶瓷发热片上，串联后升温，测试两个45号碳钢箔的温差，实测在空白45号碳钢箔70度时，散热45号碳钢箔温度更低，温差10度，褶皱结构的散热涂层明显改善45号碳钢箔散热性能。
以上说明，及在图纸上所示的实施例，不可解析为限定本发明的设计思想。在本发明的技术领域里持有相同知识者可以将本发明的技术性思想以多样的形态改良变更，这样的改良及变更应理解为属于本发明的保护范围内。