一种石墨烯-碳纳米管薄膜基导热垫片的制作方法

本实用新型属于导热材料领域，涉及一种导热垫片，尤其涉及一种石墨烯-碳纳米管薄膜基导热垫片。

背景技术：

现今热界面材料经过几十年的发展，从最初的导热油、导热硅脂、导热矽胶布等低端产品逐步发展到导热垫片、相变化材料、导热凝胶以及液态金属等高端的产品，技术也逐步得到提升，其中以导热垫片发展最为迅速，应用最为广泛。

传统的导热垫片基本都是以硅胶或者其它高分子材料作为基体材料，通过填充导热粉体，使复合材料具有导热通道，从而起到材料的热传导作用，填充的粉体越多，粉体粒径搭配越合理，导热通道越多，相应的材料导热系数越高，但是随着填充材料越来越多，产品的力学性能，尤其是拉伸强度和可压缩性大幅下降，从而在很多场合应用受到局限，同时，填充的粉体越多，材料的密度也随之增加，显然与当今追求轻质化和用户体检的大潮流不符。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的技术问题，本实用新型提供一种石墨烯-碳纳米管薄膜基导热垫片，所述导热垫片通过石墨烯和碳纳米管薄膜复合的方式，充分发挥了石墨烯和碳纳米管在特定方向上优异的导电导热性能，在薄膜的径向方向形成大量的导热通道。具有导热效果好，拉伸和压缩变形大，重量小的特点。

为达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

本实用新型提供一种石墨烯-碳纳米管薄膜基导热垫片，所述导热垫片包括基材和垂直设置在基材上的复合石墨烯-碳纳米管薄膜，所述复合石墨烯-碳纳米管薄膜由至少两层的单层石墨烯-碳纳米管薄膜叠加得到，各所述单层石墨烯-碳纳米管薄膜之间设置有导热胶层。

其中，所述单层石墨烯-碳纳米管薄膜的叠加层数可以是2层、3层、4层、5层、10层、15层、20层、30层、50层、80层或100层等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

作为本实用新型优选的技术方案，所述复合石墨烯-碳纳米管薄膜的厚度为0.05～2.0mm，如0.05mm、0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm、1.0mm、1.1mm、1.2mm、1.3mm、1.4mm、1.5mm、1.6mm、1.7mm、1.8mm、1.9mm或2.0mm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

作为本实用新型优选的技术方案，所述导热胶层的厚度为10～100μm，如10μm、20μm、30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm或100μm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

作为本实用新型优选的技术方案，所述基材层的厚度为10～30μm，如10μm、12μm、15μm、18μm、20μm、22μm、25μm、28μm或30μm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

本实用新型中，所述基材的原料为柔性高分子材料。

其中，所述柔性高分子材料为单组分或双组份导热硅胶，所述导热胶为单组分或双组分导热硅胶。上述单组分或双组份导热硅胶皆为市场上可以购买得到的现有产品。

本实用新型提供的单层石墨烯-碳纳米管薄膜可以通过如牵伸法、粉体混合抽滤制纸法、粉体混合涂布法以及阵列纺丝喷涂溶液法等方法制备得到，上述方法均为本领域的现有技术。

本实用新型通过导热性能优异的石墨烯与碳纳米管薄膜的复合，有效的增加了碳纳米管薄膜的导热通道，大大提高了碳纳米管薄膜在径向方向上的导热性能。由于单层石墨烯-碳纳米管薄膜厚度有限，所以又通过石墨烯-碳纳米管薄膜与导热胶的复合，提高了多层石墨烯-碳纳米管薄膜叠加时的层间强度，制备出厚度较大的石墨烯-碳纳米管薄膜/导热胶复合材料，通过沿垂直径向方向切割即可得到石墨烯导热垫片。

本实用新型提供的石墨烯-碳纳米管薄膜基导热垫片可应用于手机、电脑等电子产品芯片的散热以及压缩机等设备的节能降耗等方面。

与现有技术方案相比，本实用新型至少具有以下有益效果：

(1)本实用新型提供一种石墨烯-碳纳米管薄膜基导热垫片，所述导热垫片具有优异的导热性能，切片厚度为0.5mm时导热系数为30w/(m·k)左右，切片厚度为2.0mm时导热系数为80w/(m·k)；

(2)本实用新型提供一种石墨烯-碳纳米管薄膜基导热垫片，所述导热垫片具有优异的拉伸和压缩变形性能，质量轻，拉伸强度大于30MPa，拉伸变形率大于50％；

附图说明

图1是本实用新型提供的石墨烯-碳纳米管薄膜/导热胶复合结构示意图；

图2是本实用新型提供的多层石墨烯-碳纳米管薄膜/导热胶复合结构示意图；

图3是本实用新型提供的石墨烯-碳纳米管薄膜基导热垫片的结构示意图；

图中：1-石墨烯-碳纳米管薄膜，2-导热胶膜，3-基材。

下面对本实用新型进一步详细说明。但下述的实例仅仅是本实用新型的简易例子，并不代表或限制本实用新型的权利保护范围，本实用新型的保护范围以权利要求书为准。

具体实施方式

为更好地说明本实用新型，便于理解本实用新型的技术方案，本实用新型的典型但非限制性的实施例如下：

实施例1

本实施例提供一种石墨烯-碳纳米管薄膜基导热垫片，所述导热垫片中所述复合石墨烯-碳纳米管薄膜由100层的0.05mm厚的单层石墨烯-碳纳米管薄膜叠加得到，各所述单层石墨烯-碳纳米管薄膜之间设置有厚度为100μm导热胶层，所述复合石墨烯-碳纳米管薄膜垂直设置在10μm厚的基材上。

当步骤(3)沿径向切片厚度为0.5mm时，导热垫片的导热系数为28.1W/(m·K)；当步骤(3)沿径向切片厚度为2.0mm时，导热垫片的导热系数为77.6W/(m·K)。

实施例2

本实施例提供一种石墨烯-碳纳米管薄膜基导热垫片，所述导热垫片中所述复合石墨烯-碳纳米管薄膜由2000层的2.0mm厚的单层石墨烯-碳纳米管薄膜叠加得到，各所述单层石墨烯-碳纳米管薄膜之间设置有厚度为10μm导热胶层，所述复合石墨烯-碳纳米管薄膜垂直设置在20μm厚的基材上。

当复合石墨烯-碳纳米管薄膜沿径向的厚度为0.5mm时，导热垫片的导热系数为30.1W/(m·K)；当复合石墨烯-碳纳米管薄膜沿径向厚度为2.0mm时，导热垫片的导热系数为82.3W/(m·K)。

实施例3

本实施例提供一种石墨烯-碳纳米管薄膜基导热垫片，所述导热垫片中所述复合石墨烯-碳纳米管薄膜由1000层的1.0mm厚的单层石墨烯-碳纳米管薄膜叠加得到，各所述单层石墨烯-碳纳米管薄膜之间设置有厚度为12μm导热胶层，所述复合石墨烯-碳纳米管薄膜垂直设置在20μm厚的基材上。

当复合石墨烯-碳纳米管薄膜沿径向厚度为0.5mm时，导热垫片的导热系数为26.2W/(m·K)；当复合石墨烯-碳纳米管薄膜沿径向厚度为2.0mm时，导热垫片的导热系数为75.9W/(m·K)。

实施例4

本实施例提供一种石墨烯-碳纳米管薄膜基导热垫片，所述导热垫片中所述复合石墨烯-碳纳米管薄膜由200层的1.5mm厚的单层石墨烯-碳纳米管薄膜叠加得到，各所述单层石墨烯-碳纳米管薄膜之间设置有厚度为18μm导热胶层，所述复合石墨烯-碳纳米管薄膜垂直设置在25μm厚的基材上。

当复合石墨烯-碳纳米管薄膜沿径向厚度为0.5mm时，导热垫片的导热系数为28.4W/(m·K)；当复合石墨烯-碳纳米管薄膜沿径向厚度为2.0mm时，导热垫片的导热系数为78.6W/(m·K)。

实施例5

本实施例提供一种石墨烯-碳纳米管薄膜基导热垫片，所述导热垫片中所述复合石墨烯-碳纳米管薄膜由500层的0.8mm厚的单层石墨烯-碳纳米管薄膜叠加得到，各所述单层石墨烯-碳纳米管薄膜之间设置有厚度为15μm导热胶层，所述复合石墨烯-碳纳米管薄膜垂直设置在15μm厚的基材上。

当复合石墨烯-碳纳米管薄膜沿径向厚度为0.5mm时，导热垫片的导热系数为27.3W/(m·K)；当复合石墨烯-碳纳米管薄膜沿径向厚度为2.0mm时，导热垫片的导热系数为76.1W/(m·K)。

从本实用新型实施例1-5提供的石墨烯-碳纳米管薄膜基导热垫片的结构示意图如图3所示，单层石墨烯-碳纳米管薄膜与导热胶层的复合方式如图1所示，多个石墨烯-碳纳米管薄膜与多个导热胶层的复合方式如图2所示。

从本实用新型实施例1-5提供的复合石墨烯-碳纳米管薄膜沿径向厚度为0.5mm的石墨烯-碳纳米管薄膜基导热垫片的导热系数最高可达30.1W/(m·K)，复合石墨烯-碳纳米管薄膜沿径向厚度为2.0mm的石墨烯-碳纳米管薄膜基导热垫片的导热系数最高可达82.3W/(m·K)，导热系数随着复合石墨烯-碳纳米管薄膜沿径向厚度增加而增加，可根据生产的具体需求选用合适的厚度。

申请人声明，本实用新型通过上述实施例来说明本实用新型的详细结构特征，但本实用新型并不局限于上述详细结构特征，即不意味着本实用新型必须依赖上述详细结构特征才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本实用新型的任何改进，对本实用新型所选用部件的等效替换以及辅助部件的增加、具体方式的选择等，均落在本实用新型的保护范围和公开范围之内。

以上详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。