CN105623619B - 一种柔性导热/储热双功能复合材料及其制备方法与用途 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种柔性导热/储热双功能复合材料，是将相变储热材料微粒（1~40wt%）均匀分散于高导热材料（60~99wt%）组成的三维立体网络结构的基体中。本发明还公开了该复合材料的制备方法和用途。柔性导热/储热双功能复合材料具有快速响应能力的相变储热功能和极高的热导率（20~200W/mK），传热迅速，能有效传导/吸收芯片、屏幕等高发热元器件的热量，降低热点温度，延长电子设备的使用寿命，还具有无渗漏、高柔性等特点，可以广泛用于智能手机等对结构空间要求苛刻的电子设备。

Description

一种柔性导热/储热双功能复合材料及其制备方法与用途
技术领域
本发明属于复合材料领域，具体是一种柔性导热/储热双功能复合材料及其制备方法。
背景技术
随着电子设备小型化、高集成化程度的提高，电子设备散热问题越来越严重。研究表面，电子元器件温度每升高10℃，其寿命降低50%。所以为了防止局部热量积聚形成热点，需要采用高导热材料迅速把热点的热量传走。同时，为了适应电子设备内部狭小而复杂的结构，要求高导热材料具备超薄柔性的特点。比如智能手机中大量采用了柔性高导热石墨膜作为均热材料，取得了良好的效果。然而这种高导热材料只能转移热量，而无法吸收或存储热量。
相变储热材料也被尝试用于电子设备散热，但由于其热导率低（<10W/mK）、响应时间慢、相变后易渗漏等特点，严重的阻碍了其在电子设备中的应用，目前为止尚未见大规模应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种高热导率的柔性导热/储热双功能复合材料，彻底消除相变储热材料热导率低、响应时间慢、相变后易渗漏等问题。
本发明的另一目的是提供该复合材料的制备方法。
为达到上述目的之一，本发明采用以下技术方案：
一种柔性导热/储热双功能复合材料，包括1~40wt%的相变储热材料和60~99wt%的高导热材料。
进一步地，所述相变储热材料是三水醋酸钠、六水氯化钙、石蜡或脂肪酸。
进一步地，所述高导热材料是石墨烯、碳纳米管、类石墨烯、纳米石墨片、纳米碳纤维、柔性石墨（即膨胀石墨）和碳纤维中的至少一种。
进一步地，所述柔性导热/储热双功能复合材料是将相变储热材料微粒均匀分散于高导热材料组成的三维立体网络结构的基体中。
进一步地，所述相变储热材料微粒的粒径为0.1~10μm。
进一步地，所述柔性导热/储热双功能复合材料的厚度为0.01~0.1mm。
进一步地，所述柔性导热/储热双功能复合材料的热导率为20~200W/mK，优选的＞100W/mK。
柔性导热/储热双功能复合材料的制备方法，具体是：通过模压、辊压、热压、真空模压、真空灌注、等静压、吸附或流延工艺将已分散的相变储热材料和高导热材料复合成型。
相变储热材料在复合前先分散成微纳米级的微粒。
柔性导热/储热双功能复合材料可以广泛用于智能手机、平板电脑、智能可穿戴设备、笔记本电脑、智能电视等对结构空间要求苛刻的电子设备。
本发明具有以下有益效果：
本发明的复合材料以具有柔性、优异导热性能（热导率200~2000W/mK，优选的＞1000W/mK）的高导热材料所形成的三维立体结构为基体（占60~99wt%），并复合相变储热材料，所得复合材料同时具有优异的导热性能和相变储热功能，具体而言：
1、相比高导热材料，柔性导热/储热双功能复合材料具有快速响应能力的相变储热功能，从而使得热量一边扩散一边被吸收，可使电子设备达到更好的降温效果。
2、相比相变储热材料，柔性导热/储热双功能复合材料具有极高的热导率（优20~200W/mK），传热迅速，能有效传导/吸收芯片、屏幕等高发热元器件的热量，降低热点温度，延长电子设备的使用寿命；这与某些以石蜡等相变储热材料为基体、热导率偏低、难以用于电子设备散热的复合材料完全不同。
3、相变储热材料作为分散相，以微小颗粒的形式均匀分布在高导热基体中，其热界面的比表面积远大于纯固体相变储热材料，大大加快了相变储热成分的响应速度，因此能够快速响应譬如智能手机的游戏、跑分等高功耗场景的散热需求。
4、由于相变储热材料微粒被均匀地束缚在高导热材料组成的三维立体网络结构的基体之中，故相变后无渗漏溢出。
5、高导热材料具有微观柔性，并能独立或组合形成宏观柔性的基体或材料，可提供良好的机械强度和必不可缺的宏观柔性，复合材料具备超薄、柔性的特点，可无损折弯，故可以直接贴附在譬如智能手机的显示屏内侧、中框、后盖、屏蔽罩等部位达到及时传热和储热的效果。
附图说明
图1是本发明实施例1的柔性导热/储热双功能复合材料的示意图；
图2是本发明实施例2中喷雾造粒的示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明：
实施例1
将40wt%的三水醋酸钠分散在水溶液中搅拌均匀，之后将60wt%的石墨烯分散于该溶液中并超声24h，获得石墨烯负载三水醋酸钠微粒的水溶液。将该溶液烘干并模压即可制得以石墨烯为基体的柔性导热/储热双功能复合材料（薄膜）。其结构如图1所示，1为高导热材料形成的三维网络结构，2为相变储热材料微粒。
实施例2
如图2所示，将20wt%的石蜡通过喷雾造粒的工艺在炉体上部的喷雾造粒区1形成微纳米的微粒，在炉体下部的吹腾区3将80wt%的纳米石墨片通过气流吹腾，两种材料在炉体中部的负载区2相遇，负载了石蜡微粒的纳米石墨片会因重力下沉，最终获得纳米石墨片负载石蜡微粒的粉体。将该粉体辊压成型即可形成以纳米石墨片为基体的连续柔性导热/储热双功能复合材料（薄膜）。
实施例3
将33wt%的六水氯化钙分散在水溶液中搅拌均匀，之后将67wt%的碳纳米管分散于该溶液中并超声24h，获得碳纳米管负载六水氯化钙微粒的水溶液。将该溶液烘干并热压即可制得以碳纳米管为基体的柔性导热/储热双功能复合材料（薄膜）。
实施例4
将10wt%的石蜡通过喷雾造粒的工艺在炉体上部的喷雾造粒区形成微纳米的微粒，在炉体下部的吹腾区将90wt%的柔性石墨通过气流吹腾，两种材料在炉体中部的负载区相遇，负载了石蜡微粒的柔性石墨因重力下沉至炉体底部，最终获得柔性石墨负载石蜡微粒的粉体。将该粉体经真空灌注成型即可形成以柔性石墨为基体的连续柔性导热/储热双功能复合材料（薄膜）。
实施例5
将25wt%的脂肪酸类相变储热材料分散在无水乙醇溶液中搅拌均匀，之后将75wt%的纳米碳纤维分散于该溶液中并超声24h，获得纳米碳纤维负载脂肪酸微粒的乙醇溶液。将该溶液经流延工艺即可制得以纳米碳纤维为基体的柔性导热/储热双功能复合材料（薄膜）。
实施例6
将15wt%的脂肪酸类相变储热材料通过喷雾造粒的工艺在炉体上部的喷雾造粒区形成微纳米的微粒，在炉体下部的吹腾区将85wt%的由石墨烯、类石墨烯、纳米石墨片（质量比为1：3：6）混合而成的纳米炭材料粉体通过气流吹腾，两种材料在炉体中部的负载区相遇，负载了脂肪酸微粒的纳米炭材料因重力下沉至炉体底部，最终获得纳米炭材料负载石蜡微粒的粉体。将该粉体等静压成型即可形成以柔性石墨为基体的连续柔性导热/储热双功能复合材料（薄膜）。
实施例7
将1wt%的三水醋酸钠分散在水溶液中搅拌均匀，之后将99wt%的石墨烯分散于该溶液中并超声24h，获得石墨烯负载三水醋酸钠微粒的水溶液。将该溶液抽滤并模压即可制得以石墨烯为基体的柔性导热/储热双功能复合材料（薄膜）。
实施例1~6的复合材料的热导率和相变潜热如下表所示：
由上表可知，本发明的柔性导热/储热双功能复合材料具有优异导热性能（热导率20~200W/mK）和储热性能（相变潜热30~120J/g）。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种柔性导热/储热双功能复合材料，其特征在于，所述柔性导热/储热双功能复合材料包括1～40wt％的相变储热材料和60～99wt％的高导热材料，所述相变储热材料的微纳米微粒均匀分散于所述高导热材料组成的三维立体网络结构的基体中，所述高导热材料为质量比1：3：6的石墨烯、类石墨烯和纳米石墨片。
2.根据权利要求1所述的柔性导热/储热双功能复合材料，其特征在于，所述相变储热材料是三水醋酸纳、六水氯化钙、石蜡或脂肪酸。
3.根据权利要求1所述的柔性导热/储热双功能复合材料，其特征在于，所述相变储热材料微粒的粒径为0.1～10μm。
4.根据权利要求1所述的柔性导热/储热双功能复合材料，其特征在于，所述柔性导热/储热双功能复合材料的厚度为0.01～0.1mm。
5.根据权利要求1所述的柔性导热/储热双功能复合材料，其特征在于，所述柔性导热/储热双功能复合材料的热导率为20～200W/mK。
6.上述任一项权利要求所述的柔性导热/储热双功能复合材料的制备方法，其特征在于，通过模压、辊压、热压、真空模压、等静压或流延工艺将已分散的相变储热材料和高导热材料复合成型。
7.权利要求1～5任一项所述的柔性导热/储热双功能复合材料在电子设备中的应用。
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Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106987233A (zh) * 2017-04-11 2017-07-28 航美（深圳）新能源科技有限公司 一种热管理材料及其制备方法、应用
CN107254297B (zh) * 2017-06-13 2020-06-26 中国科学技术大学 一种用于电子设备热控的柔性相变材料
CN108329893A (zh) * 2018-03-11 2018-07-27 深圳市驭晟新能源科技有限公司 一种柔性热界面相变复合薄片材料及其制备方法
CN110365815B (zh) 2018-03-26 2021-03-30 华为技术有限公司 导热组件及终端
CN108587572A (zh) * 2018-05-14 2018-09-28 长沙理工大学 一种以超薄石墨片为定型基体的复合相变储热材料及制备方法
CN110878198B (zh) * 2018-09-06 2021-05-18 陕西久维电力工程有限公司 一种储存太阳能热量的相变材料及其制备方法、应用
CN109370542A (zh) * 2018-12-19 2019-02-22 山西大同大学 一种复合型碳基化学蓄热材料及其制备方法
CN111417282B (zh) * 2019-01-04 2021-07-30 清华大学 散热片以及利用该散热片的电子装置
CN109729699B (zh) * 2019-01-11 2020-08-11 厦门大学 一种相变石墨烯导热垫片、制备方法及其应用
CN109968571A (zh) * 2019-04-01 2019-07-05 吉林大学 一种柔性相变型人工肌肉材料及其制备方法
CN113122187A (zh) * 2019-12-31 2021-07-16 ***通信有限公司研究院 导热垫片及其制备方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100999657A (zh) * 2006-12-22 2007-07-18 华南理工大学 有机物/膨胀石墨复合相变储热材料及其制备方法与储热装置
CN101230255A (zh) * 2007-12-28 2008-07-30 同济大学 一种相变储能单元及其制备方法
CN102344778A (zh) * 2010-08-06 2012-02-08 同济大学 一种高温相变复合材料的制备方法
CN102585776A (zh) * 2012-01-20 2012-07-18 中国科学院上海硅酸盐研究所 三维石墨烯/相变储能复合材料及其制备方法
CN105112021A (zh) * 2015-07-14 2015-12-02 中国科学院合肥物质科学研究院 一种具有储热放热性能的节能型三维石墨烯骨架复合相变材料及其制备方法
CN105331334A (zh) * 2015-10-19 2016-02-17 哈尔滨工业大学 一种短切碳纤维/赤藓糖醇相变复合材料的制备方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100999657A (zh) * 2006-12-22 2007-07-18 华南理工大学 有机物/膨胀石墨复合相变储热材料及其制备方法与储热装置
CN101230255A (zh) * 2007-12-28 2008-07-30 同济大学 一种相变储能单元及其制备方法
CN102344778A (zh) * 2010-08-06 2012-02-08 同济大学 一种高温相变复合材料的制备方法
CN102585776A (zh) * 2012-01-20 2012-07-18 中国科学院上海硅酸盐研究所 三维石墨烯/相变储能复合材料及其制备方法
CN105112021A (zh) * 2015-07-14 2015-12-02 中国科学院合肥物质科学研究院 一种具有储热放热性能的节能型三维石墨烯骨架复合相变材料及其制备方法
CN105331334A (zh) * 2015-10-19 2016-02-17 哈尔滨工业大学 一种短切碳纤维/赤藓糖醇相变复合材料的制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
S. Sinha-Ray.Nano-encapsulated smart tunable phase change materials.《Soft Matter》.2011,(第7期),第8823-8827页.

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