CN107314353B - 一种高导热性能石墨烯金属复合多层散热器及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高导热性能石墨烯金属复合多层散热器及其制备方法，属于散热技术领域。该散热器包括：金属基层、均匀沉积在所述金属基层表面的石墨烯薄膜层和焊接部；其制备方法如下：在无水乙醇溶液中加入石墨烯粉末、添加剂，用超声波分散获得均匀分散的石墨烯分散液；采用等厚条形金属片，用稀硝酸、去离子水、无水乙醇和超声波进行表面处理后，当作阴极；把阴极和阳极一起浸没在石墨烯分散液中进行电泳沉积；然后把金属基层从一端紧密地卷成多层圆柱体形之后，另一端焊固于圆柱体外侧退火处理后，向垂直于所述圆柱体轴向方向切割成圆饼状的石墨烯金属复合多层散热器。本发明的散热器散热效率高、工艺简单、节能环保、成本低，散热效率高。

Description

一种高导热性能石墨烯金属复合多层散热器及其制备方法

技术领域

本发明属于散热技术领域，特别是涉及一种高导热性能石墨烯金属复合多层散热器及其制备方法。

背景技术

石墨烯是一种超轻、超薄、超强和超大比表面积的准二维材料，面密度约0.77mg/m²，单层石墨烯的厚度约0.34nm，石墨烯的韧性极好，弹性模量为1.0TPa，微观强度可达30GPa，是传统钢材的100多倍，理论比表面积为2630m²/g，而且具有非常高的导电、导热性能，如电阻率为2×10^-6Ω.cm，电子迁移率可达2×10⁵cm²/V.S，在室温下水平热导率约为5×10³W/m.K。同时，石墨烯具有高的热稳定性、化学稳定性以及优异的抗渗透性和抗磨性能。因此，石墨烯在力学、电子学、光学、热学以及新能源等各领域中都拥有了广泛的应用前景，尤其在LED散热材料的合成方面吸引了人们的广泛关注。LED灯是21世纪的新型光源，具有效率高、寿命长、不易破损等传统光源无法与之比较的优点。而LED的散热不良会导致其电源损坏、光衰加快、寿命减短等问题，因此，提高散热效率是LED照明***性能提升的重中之重。传统LED灯的散热体都是采用铜或铝制材质制成的，其结构单一，散热性能也不是很好。

据报道，在金属材料中适量添加石墨烯，能够有效地改善其散热性能。目前石墨烯/金属复合散热材料的合成方法主要有三种：1、金属基体上涂覆石墨烯散热涂层；2、金属粉末法；3、熔融共炼法等。但是由于石墨烯是容易团聚的特点，在上述制备复合材料中出现石墨烯分散不均匀和趋向不一致等问题，从而导致降低石墨烯复合材料的散热效果。另外，在第一种方法中石墨烯与金属基体表面之间往往利用有机涂料来粘接，而一般的有机涂料的导热系数都很低，不利于散热性能的提高。后两种方法是提高金属综合性能的常用方法，但工艺较复杂，能耗大，而且在高温烧炼时还可能产生氧化或界面反应等现象而导致材料性能的降低。

发明内容

本发明目的在于，针对现有技术中所存在的问题，提出一种高导热性能石墨烯金属复合多层散热器及其制备方法，本发明的方法工艺简单、节能环保；本发明的散热器结构新颖、成本低兼、散热效果好，适用于LED的散热。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种高导热性能石墨烯金属复合多层散热器，其特征在于，包括：金属基层、石墨烯薄膜层和焊接部；其中，所述石墨烯薄膜层均匀沉积在金属基层表面上形成石墨烯金属复合层，石墨烯金属复合层紧密地卷成圆饼状而形成金属基层与石墨烯薄膜层相互交替叠加的螺旋多层复合结构，最外层的石墨烯金属复合层边缘处与多层复合结构外表面焊接形成焊接部。

所述金属基层是厚度均匀的条状铜片、铝片、银片、铂金中的任意一种金属片或铝合金片，所述金属基层厚度为0.05～1mm范围内的任意值；所述石墨烯薄膜层是由均匀电泳沉积在所述金属基层表面上的单层或少层石墨烯片层构成，所述石墨烯片均匀平躺在所述金属基层上，且与所述金属基层或所述石墨烯片之间相互紧密结合。

一种上述高导热性能石墨烯金属复合多层散热器的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

第一步：用无水乙醇溶液与石墨烯粉末配制成浓度0.01～0.025mg/ml的石墨烯混合液，然后，在所述混合液中再加入金属盐，使得金属盐的浓度达到0.3～1mg/ml，再用超声波分散3～5h，获得均匀分散的石墨烯电泳液；

第二步：采取一条厚度为0.05～1mm的等厚条形金属片作为金属基层，在浓度为5～10％的稀硝酸中浸泡3分钟去除其表面氧化物，再用去离子水多次冲洗之后放入无水乙醇溶液中超声5分钟，取出晾干之后，作为阴极；

第三步：采用与所述阴极尺寸相当的石墨片作为阳极，将所述阴极表面和所述阳极表面设置为平行，并且所述阴极与所述阳极间距保持在1～2cm，然后，把所述阴极和所述阳极一起浸没在所述第一步中得到的石墨烯电泳液中，在80～160V的直流电压下进行电泳沉积1～6min，得到在所述金属基层上均匀覆盖有所述石墨烯薄膜层的产物；

第四步：用钢钉作为转轴将所述第三步中得到的产物从一端紧密地卷制成多层圆柱体形状，然后，把所述产物另一端边缘用激光焊接法固定于所述圆柱体外侧表面形成焊接部，得到样品；

第五步：将所述第四步中得到的样品在氮气气氛下以200～300℃的温度退火处理1～3h，降温之后，向垂直于所述圆柱体轴向方向切割成圆饼状结构，从而得到高导热性能石墨烯金属复合多层散热器。

根据本发明的高导热性能石墨烯金属复合多层散热器的制备方法，其特征在于：所述石墨烯是由CVD法生长的单层或少层石墨烯片，片径为5～50微米。

根据本发明的高导热性能石墨烯金属复合多层散热器的制备方法，其特征在于：所述金属盐为硝酸镁、硝酸铝、硝酸铜、硝酸银之中的任意一种或几种组合。

本发明的技术效果

根据本发明的技术方案，能够提供一种散热效率高、工艺简单、节能环保、成本低的散热器及其制备方法。该散热器，能够有效地解决石墨烯在复合材料中的趋向不一致和分布不均匀等问题，从而大幅度提高传统金属散热装置的散热系数。本发明所述的散热器的轴向导热系数远大于常用金属制散热器的导热系数，采用该发明提供的散热器，能够迅速地降低LED芯片温度，提高散热效率，从而延长LED灯具的使用寿命。

附图说明

图1为表示本发明所提供的高导热性能石墨烯金属复合多层散热器的结构示意图。

图2为表示本发明所提供的高导热性能石墨烯金属复合多层散热器横截面的斜视图。

图3为本发明所提供的高导热性能石墨烯金属复合多层散热器的石墨烯薄膜层表面的扫描电子显微镜图。

图中：1—金属基层，2—石墨烯薄膜层，3—焊接部。

具体实施方式

下面对本发明的高导热性能石墨烯金属复合多层散热器的结构及其制备方法进行详细说明。

首先，参照附图对本发明的高导热性能石墨烯金属复合多层散热器的结构进行详细说明。

本发明所提供的高导热性能石墨烯金属复合多层散热器的结构如图1所示，本发明的高导热性能石墨烯金属复合多层散热器，包括金属基层1、石墨烯薄膜层2以及焊接部3。所述金属基层1是由铝、铜、银、铂金之中的任意一种金属或者几种金属形成的合金等厚条状金属片，其厚度为0.05～1mm。在所述条状金属片表面上均匀沉积有一层所述石墨烯薄膜层2，其厚度与单层或少层石墨烯的厚度相等。所述焊接部3处于所述高导热性能石墨烯/金属复合多层散热器的外侧。

图2为本发明所提供的高导热性能石墨烯金属复合多层散热器横截面的斜视图。可以看出，本发明的高导热性能石墨烯金属复合多层散热器是由所述金属基层1与均匀沉积在所述金属基层1表面上的所述石墨烯薄膜层2一起紧密地卷成圆饼状而构成的，在散热器内部，所述金属层1与所述石墨烯薄膜层2相互交替叠加，形成一种螺旋多层复合结构。

本发明的所述石墨烯薄膜层2是利用电泳沉积法将上述石墨烯片在所述金属基层1表面上电沉积而形成的薄膜。

图3是表示本发明所提供的高导热性能石墨烯金属复合多层散热器的石墨烯薄膜层2的表面形貌扫描电子显微镜图。如图3所示，在所述石墨烯薄膜层2中所述石墨烯片几乎都与衬底(所述金属基层1)平行，而且均匀地平躺在所述衬底表面上，与所述衬底或相互之间连接得紧密无缝。表明，本发明的高导热性能石墨烯金属复合多层散热器不仅解决了石墨烯在复合材料中的趋向问题，而且还加大了石墨烯与基层之间的接触面积，因此能够大幅度提高散热器的导热性能。

另外，根据本发明的高导热性能石墨烯金属复合多层散热器，其厚度可以根据实际情况任意选择，即根据实际需要可以切割任意尺寸。所述圆饼状散热器的半径是与所述金属层厚度、石墨烯薄膜层厚度和卷层数有关，也可以根据实际需要制备任意尺寸。

为了进一步了解本发明的高导热性能石墨烯金属复合多层散热器及其制备方法，以下通过实施例，对本发明的高导热性能石墨烯金属复合多层散热器及其制备方法进行详细说明。

实施例1：

本发明的高导热性能石墨烯金属复合多层散热器，包括金属基层1、石墨烯薄膜层2以及焊接部3。所述金属基层1由厚度为1mm的条状铝片构成。在所述条状铝片表面上均匀沉积有一层所述石墨烯薄膜层2，其厚度与单层或少层石墨烯的厚度相等。所述焊接部3处于所述高导热性能石墨烯铝复合多层散热器的外侧。本发明的高导热性能石墨烯铝复合多层散热器是由所述条状铝片与均匀沉积在所述条状铝片表面上的所述石墨烯薄膜层2一起紧密地卷成圆饼状而构成的，在散热器内部，所述条状铝片与所述石墨烯薄膜层2相互交替叠加，形成一种螺旋多层复合结构。本实施例的所述石墨烯薄膜层2，是利用电泳沉积法将上述石墨烯片在所述条状铝片表面上电沉积而形成的薄膜。在所述石墨烯薄膜层2中，所述石墨烯片几乎都与衬底(条状铝片)平行，而且均匀地平躺在所述衬底表面上，与所述衬底或相互之间连接得紧密无缝。

根据本实施例的高导热性能石墨烯铝复合多层散热器的制备方法，其包括以下步骤：第一步：取一杯足够量的无水乙醇溶液，加入石墨烯粉末，形成浓度为0.015mg/ml的混合液，在所述混合液中再加入金属盐，使得金属盐浓度达到0.3mg/ml，然后，将混合液用超声波分散仪超声分散4h，获得均匀分散的石墨烯电泳液；第二步：在所述石墨烯混合液的超声分散过程中，采取一条厚度为1mm的条形铝片，把它当作金属基层，在5％的稀硝酸中浸泡3分钟去除其表面氧化物，并且用去离子水多次冲洗之后放入无水乙醇溶液中超声5分钟，取出晾干之后，作为阴极备用；第三步：采用与所述阴极相当尺寸的石墨片作为阳极，将所述阴极表面和所述阳极表面设置为平行，并且所述阴极与所述阳极间距保持在1cm，然后，将所述阴极和所述阳极一起浸没在所述第一步中所获得的所述石墨烯电泳液中在80V的直流电压下进行电泳沉积6min，得到在所述条形铝片上均匀覆盖有所述石墨烯薄膜层的产物；第四步：将所述第四步中所得到的所述产物用钢钉作为转轴从一端紧密地卷成多层圆柱体形之后，把另一端用激光焊接法固定于所述圆柱体外侧；第五步：在氮气气氛下以200℃的温度退火处理3h，降温之后，将样品向轴向方向切割成圆饼状结构，从而得到所述高导热性能石墨烯金属复合多层散热器。

根据本实施例的高导热性能石墨烯铝复合多层散热器的制备方法，其所使用的所述石墨烯是由CVD法生长的单层或少层石墨烯片，片径大约为30微米。

根据本实施例的高导热性能石墨烯铝复合多层散热器的制备方法，其所使用的所述金属盐是硝酸铝。

实施例2：

本实施例的高导热性能石墨烯金属复合多层散热器，包括金属基层1、石墨烯薄膜层2以及焊接部3。所述金属基层1由厚度为0.05mm的条状铝合金片构成。在所述条状铝合金片表面上均匀沉积有一层所述石墨烯薄膜层2，其厚度与单层或少层石墨烯的厚度相等。所述焊接部3处于所述高导热性能石墨烯铝复合多层散热器的外侧。本发明的高导热性能石墨烯铝合金复合多层散热器是由所述条状铝合金片与均匀沉积在所述条状铝合金片表面上的所述石墨烯薄膜层2一起紧密地卷成圆饼状而构成的，在散热器内部，所述条状铝合金片与所述石墨烯薄膜层2相互交替叠加，形成一种螺旋多层复合结构。本实施例的所述石墨烯薄膜层2是利用电泳沉积法将上述石墨烯片在所述条状铝合金片表面上电沉积而形成的薄膜。在所述石墨烯薄膜层2中所述石墨烯片几乎都与衬底(条状铝合金片)平行，而且均匀地平躺在所述衬底表面上，与所述衬底或相互之间连接得紧密无缝。

根据本实施例的高导热性能石墨烯铝合金复合多层散热器的制备方法，其包括以下步骤：第一步：取一杯足够量的无水乙醇溶液，加入石墨烯粉末，形成浓度为0.025mg/ml的混合液，在所述混合液中再加入金属盐，使得金属盐浓度达到1mg/ml，然后，将混合液用超声波分散仪超声分散4h，获得均匀分散的石墨烯电泳液；第二步：在所述石墨烯混合液的超声分散过程中，采取一条厚度为0.05mm的条形铝片，把它当作金属基层，在10％的稀硝酸中浸泡3分钟去除其表面氧化物，并且用去离子水多次冲洗之后放入无水乙醇溶液中超声5分钟，取出晾干之后，作为阴极备用；第三步：采用与所述阴极相当尺寸的石墨片作为阳极，将所述阴极表面和所述阳极表面设置为平行，并且所述阴极与所述阳极间距保持在1cm，然后，将所述阴极和所述阳极一起浸没在所述第一步中所获得的所述石墨烯电泳液中在100V的直流电压下进行电泳沉积4min，得到在所述条形铝片上均匀覆盖有所述石墨烯薄膜层的产物；第四步：将所述第四步中所得到的所述产物用钢钉作为转轴从一端紧密地卷成多层圆柱体形之后，把另一端用激光焊接法固定于所述圆柱体外侧；第五步：在氮气气氛下以300℃的温度退火处理2h，降温之后，将样品向轴向方向切割成圆饼状结构，从而得到所述高导热性能石墨烯金属复合多层散热器。

根据本实施例的高导热性能石墨烯铝合金复合多层散热器的制备方法，其所使用的所述石墨烯是由CVD法生长的单层或少层石墨烯片，片径大约为50微米。

根据本实施例的高导热性能石墨烯铝合金复合多层散热器的制备方法，其所使用的所述金属盐是硝酸镁。

实施例3：

本实施例的高导热性能石墨烯金属复合多层散热器，包括金属基层1、石墨烯薄膜层2以及焊接部3。所述金属基层1由厚度为0.1mm的条状铜片构成。在所述条状铜片表面上均匀沉积有一层所述石墨烯薄膜层2，其厚度与单层或少层石墨烯的厚度相等。所述焊接部3处于所述高导热性能石墨烯铜复合多层散热器的外侧。本实施例的高导热性能石墨烯铜复合多层散热器是由所述条状铜片与均匀沉积在所述条状铜片表面上的所述石墨烯薄膜层2一起紧密地卷成圆饼状而构成的，在散热器内部，所述条状铜片与所述石墨烯薄膜层2相互交替叠加，形成一种螺旋多层复合结构。本实施例的所述石墨烯薄膜层2是利用电泳沉积法将上述石墨烯片在所述条状铜片表面上电沉积而形成的薄膜。在所述石墨烯薄膜层2中所述石墨烯片几乎都与衬底(条状铜片)平行，而且均匀地平躺在所述衬底表面上，与所述衬底或相互之间连接得紧密无缝。

根据本实施例的高导热性能石墨烯铜复合多层散热器的制备方法，其包括以下步骤：第一步：取一杯足够量的无水乙醇溶液，加入石墨烯粉末，形成浓度为0.02mg/ml的混合液，在所述混合液中再加入金属盐，使得金属盐浓度达到0.6mg/ml，然后，将混合液用超声波分散仪超声分散5h，获得均匀分散的石墨烯电泳液；第二步：在所述石墨烯混合液的超声分散过程中，采取一条厚度为0.1mm的条形铜片，把它当作金属基层，在8％的稀硝酸中浸泡3分钟去除其表面氧化物，并且用去离子水多次冲洗之后放入无水乙醇溶液中超声5分钟，取出晾干之后，作为阴极备用；第三步：采用与所述阴极相当尺寸的石墨片作为阳极，将所述阴极表面和所述阳极表面设置为平行，并且所述阴极与所述阳极间距保持在1.5cm，然后，将所述阴极和所述阳极一起浸没在所述第一步中所获得的所述石墨烯电泳液中在120V的直流电压下进行电泳沉积3min，得到在所述条形铜片上均匀覆盖有所述石墨烯薄膜层的产物；第四步：将所述第四步中所得到的所述产物用钢钉作为转轴从一端紧密地卷成多层圆柱体形之后，把另一端用激光焊接法固定于所述圆柱体外侧；第五步：在氮气气氛下以300℃的温度退火处理1h，降温之后，将样品向轴向方向切割成圆饼状结构，从而得到所述高导热性能石墨烯金属复合多层散热器。

根据本实施例的高导热性能石墨烯铜复合多层散热器的制备方法，其所使用的所述石墨烯是由CVD法生长的单层或少层石墨烯片，片径大约为20微米。

根据本实施例的高导热性能石墨烯铜复合多层散热器的制备方法，其所使用的所述金属盐是硝酸铜。

实施例4：

本实施例的高导热性能石墨烯金属复合多层散热器，包括金属基层1、石墨烯薄膜层2以及焊接部3。所述金属基层1由厚度为0.5mm的条状银片构成。在所述条状银片表面上均匀沉积有一层所述石墨烯薄膜层2，其厚度与单层或少层石墨烯的厚度相等。所述焊接部3处于所述高导热性能石墨烯银复合多层散热器的外侧。本实施例的高导热性能石墨烯/银复合多层散热器是由所述条状银片与均匀沉积在所述条状银片表面上的所述石墨烯薄膜层2一起紧密地卷成圆饼状而构成的，在散热器内部，所述条状银片与所述石墨烯薄膜层2相互交替叠加，形成一种螺旋多层复合结构。本实施例的所述石墨烯薄膜层2是利用电泳沉积法将上述石墨烯片在所述条状银片表面上电沉积而形成的薄膜。在所述石墨烯薄膜层2中所述石墨烯片几乎都与衬底(条状银片)平行，而且均匀地平躺在所述衬底表面上，与所述衬底或相互之间连接得紧密无缝。

根据本实施例的高导热性能石墨烯银复合多层散热器的制备方法，其包括以下步骤：第一步：取一杯足够量的无水乙醇溶液，加入石墨烯粉末，形成浓度为0.01mg/ml的混合液，在所述混合液中再加入金属盐，使得金属盐浓度达到0.3mg/ml，然后，将混合液用超声波分散仪超声分散3h，获得均匀分散的石墨烯电泳液；第二步：在所述石墨烯混合液的超声分散过程中，采取一条厚度为0.5mm的条形银片，把它当作金属基层，在5％的稀硝酸中浸泡3分钟去除其表面氧化物，并且用去离子水多次冲洗之后放入无水乙醇溶液中超声5分钟，取出晾干之后，作为阴极备用；第三步：采用与所述阴极相当尺寸的石墨片作为阳极，将所述阴极表面和所述阳极表面设置为平行，并且所述阴极与所述阳极间距保持在2cm，然后，将所述阴极和所述阳极一起浸没在所述第一步中所获得的所述石墨烯电泳液中在160V的直流电压下进行电泳沉积6min，得到在所述条形银片上均匀覆盖有所述石墨烯薄膜层的产物；第四步：将所述第四步中所得到的所述产物用钢钉作为转轴从一端紧密地卷成多层圆柱体形之后，把另一端用激光焊接法固定于所述圆柱体外侧；第五步：在氮气气氛下以250℃的温度退火处理2h，降温之后，将样品向轴向方向切割成圆饼状结构，从而得到所述高导热性能石墨烯金属复合多层散热器。

根据本发明的高导热性能石墨烯银复合多层散热器的制备方法，其所使用的所述石墨烯是由CVD法生长的单层或少层石墨烯片，片径大约为10微米。

根据本实施例的高导热性能石墨烯银复合多层散热器的制备方法，其所使用的所述金属盐是硝酸银。

实施例5：

本实施例的高导热性能石墨烯铂金复合多层散热器，包括金属基层1、石墨烯薄膜层2以及焊接部3。所述金属基层1由厚度为0.2mm的条状铂金片构成。在所述条状银片表面上均匀沉积有一层所述石墨烯薄膜层2，其厚度与单层或少层石墨烯的厚度相等。所述焊接部3处于所述高导热性能石墨烯铂金复合多层散热器的外侧。本实施例的高导热性能石墨烯铂金复合多层散热器是由所述条状铂金片与均匀沉积在所述条状铂金片表面上的所述石墨烯薄膜层2一起紧密地卷成圆饼状而构成的，在散热器内部，所述条状铂金片与所述石墨烯薄膜层2相互交替叠加，形成一种螺旋多层复合结构。本实施例的所述石墨烯薄膜层2是利用电泳沉积法将上述石墨烯片在所述条状铂金片表面上电沉积而形成的薄膜。在所述石墨烯薄膜层2中所述石墨烯片几乎都与衬底(条状铂金片)平行，而且均匀地平躺在所述衬底表面上，与所述衬底或相互之间连接得紧密无缝。

根据本实施例的高导热性能石墨烯铂金复合多层散热器的制备方法，其包括以下步骤：第一步：取一杯足够量的无水乙醇溶液，加入石墨烯粉末，形成浓度为0.015mg/ml的混合液，在所述混合液中再加入金属盐，使得金属盐浓度达到0.3mg/ml，然后，将混合液用超声波分散仪超声分散4h，获得均匀分散的石墨烯电泳液；第二步：在所述石墨烯混合液的超声分散过程中，采取一条厚度为0.5mm的条形铂金片，把它当作金属基层，在10％的稀硝酸中浸泡3分钟去除其表面氧化物，再用去离子水多次冲洗之后放入无水乙醇溶液中超声5分钟，取出晾干之后，作为阴极备用；第三步：采用与所述阴极相当尺寸的石墨片作为阳极，将所述阴极表面和所述阳极表面设置为平行，并且所述阴极与所述阳极间距保持在2cm，然后，将所述阴极和所述阳极一起浸没在所述第一步中所获得的所述石墨烯电泳液中在150V的直流电压下进行电泳沉积6min，得到在所述条形铂金片上均匀覆盖有所述石墨烯薄膜层的产物；第四步：将所述第四步中所得到的所述产物用钢钉作为转轴从一端紧密地卷成多层圆柱体形之后，把另一端用激光焊接法固定于所述圆柱体外侧；第五步：在300℃的温度退火处理3h，降温之后，将样品向轴向方向切割成圆饼状结构，从而得到所述高导热性能石墨烯金属复合多层散热器。

根据本发明的高导热性能石墨烯铂金复合多层散热器的制备方法，其所使用的所述石墨烯是由CVD法生长的单层或少层石墨烯片，片径大约为5微米。

根据本实施例的高导热性能石墨烯铂金复合多层散热器的制备方法，其所使用的所述金属盐是硝酸镁。

实施例6：

本实施例的高导热性能石墨烯金属复合多层散热器，包括金属基层1、石墨烯薄膜层2以及焊接部3。所述金属基层1由厚度为0.1mm的条状铝片构成。在所述条状铝片表面上均匀沉积有一层所述石墨烯薄膜层2，其厚度与单层或少层石墨烯的厚度相等。所述焊接部3处于所述高导热性能石墨烯铝复合多层散热器的外侧。本发明的高导热性能石墨烯/铝复合多层散热器是由所述条状铝片与均匀沉积在所述条状铝片表面上的所述石墨烯薄膜层2一起紧密地卷成圆饼状而构成的，在散热器内部，所述条状铝片与所述石墨烯薄膜层2相互交替叠加，形成一种螺旋多层复合结构。本实施例的所述石墨烯薄膜层2是利用电泳沉积法将上述石墨烯片在所述条状铝片表面上电沉积而形成的薄膜。在所述石墨烯薄膜层2中所述石墨烯片几乎都与衬底(条状铝片)平行，而且均匀地平躺在所述衬底表面上，与所述衬底或相互之间连接得紧密无缝。

根据本发明的高导热性能石墨烯铝复合多层散热器的制备方法，其包括以下步骤：第一步：取一杯足够量的无水乙醇溶液，加入石墨烯粉末，形成浓度为0.025mg/ml的混合液，在所述混合液中再加入金属盐，使得金属盐浓度达到0.8mg/ml，然后，将混合液用超声波分散仪超声分散4h，获得均匀分散的石墨烯电泳液；第二步：在所述石墨烯混合液的超声分散过程中，采取一条厚度为0.1mm的条形铝片，把它当作金属基层，在5％的稀硝酸中浸泡3分钟去除其表面氧化物，并且用去离子水多次冲洗之后放入无水乙醇溶液中超声5分钟，取出晾干之后，作为阴极备用；第三步：采用与所述阴极相当尺寸的石墨片作为阳极，将所述阴极表面和所述阳极表面设置为平行，并且所述阴极与所述阳极间距保持在1cm，然后，将所述阴极和所述阳极一起浸没在所述第一步中所获得的所述石墨烯电泳液中在120V的直流电压下进行电泳沉积1min，得到在所述条形铝片上均匀覆盖有所述石墨烯薄膜层的产物；第四步：将所述第四步中所得到的所述产物用钢钉作为转轴从一端紧密地卷成多层圆柱体形之后，把另一端用激光焊接法固定于所述圆柱体外侧；第五步：在氮气气氛下以200℃的温度退火处理3h，降温之后，将样品向轴向方向切割成圆饼状结构，从而得到所述高导热性能石墨烯金属复合多层散热器。

根据本实施例的高导热性能石墨烯铝复合多层散热器的制备方法，其所使用的所述石墨烯是由CVD法生长的单层或少层石墨烯片，片径大约为40微米。

根据本实施例的高导热性能石墨烯铝复合多层散热器的制备方法，其所使用的所述金属盐是硝酸铝。

在以上实施例中描述了几种高导热性能石墨烯金属复合多层散热器的基本特点和制备方法，而本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的结构特点和原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种高导热性能石墨烯金属复合多层散热器，其特征在于，包括：金属基层、石墨烯薄膜层和焊接部；其中，所述石墨烯薄膜层均匀沉积在金属基层表面上形成石墨烯金属复合层，石墨烯金属复合层紧密地卷成圆饼状而形成金属基层与石墨烯薄膜层相互交替叠加的螺旋多层复合结构，最外层的石墨烯金属复合层边缘处与多层复合结构外表面焊接形成焊接部；所述石墨烯薄膜层是由均匀电泳沉积在所述金属基层表面上的单层或少层石墨烯片层构成，所述石墨烯片均匀平躺在所述金属基层上，且与所述金属基层或所述石墨烯片之间相互紧密结合。

2.如权利要求1所述石墨烯金属复合多层散热器，其特征在于，所述金属基层是厚度均匀的条状铜片、铝片、银片、铂金中的任意一种金属片或铝合金片，所述金属基层厚度为0.05～1mm范围内的任意值。

3.一种如权利要求1所述的高导热性能石墨烯金属复合多层散热器的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

第一步：用无水乙醇溶液与石墨烯粉末配制成浓度为0.01～0.025mg/ml的石墨烯混合液，然后，在所述混合液中再加入金属盐，使得金属盐的浓度达到0.3～1mg/ml，再用超声波分散3～5h，获得均匀分散的石墨烯电泳液；

第二步：采取一条厚度为0.05～1mm的等厚条形金属片作为金属基层，在5～10％的稀硝酸中浸泡3分钟去除其表面氧化物，再用去离子水多次冲洗之后放入无水乙醇溶液中超声5分钟，取出晾干之后，作为阴极；

第三步：采用与所述阴极尺寸相当的石墨片作为阳极，将所述阴极表面和所述阳极表面设置为平行，并且所述阴极与所述阳极间距保持在1～2cm，然后，把所述阴极和所述阳极一起浸没在所述第一步中得到的石墨烯电泳液中，在80～160V的直流电压下进行电泳沉积1～6min，得到在所述金属基层上均匀覆盖有石墨烯薄膜层的产物；

第四步：用钢钉作为转轴将所述第三步中得到的产物从一端紧密地卷制成多层圆柱体形状，然后，把所述产物另一端边缘用激光焊接法固定于所述圆柱体外侧表面形成焊接部，得到样品；

第五步：将所述第四步中得到的样品在氮气气氛下以200～300℃的温度退火处理1～3h，降温之后，向垂直于所述圆柱体轴向方向切割成圆饼状结构，从而得到高导热性能石墨烯金属复合多层散热器。

4.根据权利要求3所述的高导热性能石墨烯金属复合多层散热器的制备方法，其特征在于：所述石墨烯薄膜层是由CVD法生长的单层或少层石墨烯片，片径为5～50微米。

5.根据权利要求3所述的高导热性能石墨烯金属复合多层散热器的制备方法，其特征在于：所述金属盐为硝酸镁、硝酸铝、硝酸铜、硝酸银之中的任意一种或几种组合。

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