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石墨烯散热膜生产工艺解决方案

石墨烯是目前人们发现最轻薄、强度最大且导电性最强的新型纳米材料,并且有着不错的导热能力使其更利于散热,石墨烯也被很多科学家冠以“黑金”的美誉。

石墨烯是一种以sp2杂化连接的碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的新材料。

香港彩富网-彩富网19cfcc最快报码-19cfcc香港彩富网-彩富网天空行彩与你同行天下 石墨烯具有优异的光学、电学、力学特性,在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景,被认为是一种未来革命性的材料。

香港彩富网-彩富网19cfcc最快报码-19cfcc香港彩富网-彩富网天空行彩与你同行天下 英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫,用微机械剥离法成功从石墨中分离出石墨烯,因此共同获得2010年诺贝尔物理学奖。

石墨烯常见的粉体生产的方法为机械剥离法、氧化还原法、SiC外延生长法,薄膜生产方法为化学气相沉积法(CVD)。

接下来所介绍的是能够使用3000℃石墨化炉的生产方法,像株洲晨昕按照实际需求的石墨化炉可分为:高温碳化炉、立式高温石墨化炉,它们可用于石墨烯热处理工艺,可用于石墨烯材料石墨化高温处理。

生产方法一

香港彩富网-彩富网19cfcc最快报码-19cfcc香港彩富网-彩富网天空行彩与你同行天下 一种石墨烯导热膜的制备方法,其特征在于,所述方法为将分散在溶剂中的氧化石墨烯涂布得到氧化石墨烯膜,之后将氧化石墨烯膜高温还原得到石墨烯导热膜。

高温还原的温度为 2,000-3,000℃ ,高温还原的处理时间为 10-30 分钟,得到石墨烯导热膜的热导率为 400-2,000W/mK ,其厚度为 10-100 微米。

氧化石墨烯为石墨经氧化剥离得到的产品,其石墨氧化的方法选自 Hummers 法,剥离方法采用超声分散,而溶剂为去离子水。

所谓高温还原在保护性气氛中进行,使用 99.999% 氮气或氩气等惰性气体,通入惰性气体的气流流量为 110cm3/min 。

香港彩富网-彩富网19cfcc最快报码-19cfcc香港彩富网-彩富网天空行彩与你同行天下 涂布方法是以光辊上胶涂布进行。

制备方法包括如下步骤:

将氧化石墨再去梨子水中超声分散,使其充分剥离得到氧化石墨烯水溶液;

将氧化石墨烯水溶液抽滤或涂布,得到 25 微米氧化石墨烯薄膜,50℃ 干燥 24hr 至恒重;

香港彩富网-彩富网19cfcc最快报码-19cfcc香港彩富网-彩富网天空行彩与你同行天下 将干燥后的氧化石墨烯薄膜置于晨昕CX-GF系列高温石墨化炉内,在保护性气氛流量为 110cm3/min 中, 2,500℃ 锻烧 10 分钟进行高温还原反应;

还原反应结束后,自然降温至室温,得到石墨烯导热膜。

生产方法二

香港彩富网-彩富网19cfcc最快报码-19cfcc香港彩富网-彩富网天空行彩与你同行天下 一种石墨烯导热膜的制备方法,其特征在于,所述方法为将石墨烯粉末、分散剂和增强剂于水中均匀分散 2-4 小时,得到混合液;经过滤、烘干、压膜成型后得到石墨烯散热膜,之后在惰性气氛下进行低温热处理。

热处理的温度为 900-1,000℃ ,热处理的处理时间为 60-80 分钟,再将热处理得到的石墨烯导热膜经过压延机压延,最终得到石墨烯导热膜的热导率为 400-1,500W/mK ,其厚度为 10-50 微米。

石墨烯粉末优选为 800-1,600 目。

制备方法包括如下步骤:

将石墨烯粉末、分散剂和增强剂均匀分散于水中,得到混合液;

香港彩富网-彩富网19cfcc最快报码-19cfcc香港彩富网-彩富网天空行彩与你同行天下 将所述混合液經过滤、烘干、压膜成型后得到石墨烯散热膜。

过去散热膜有两类,一种是 PI 膜通过晨昕CX-GF系列高温石墨化炉煅烧;另一种是一种石墨烯散热材料, 包括互相结合在一起的支撑层、石墨烯层和黏合层,石墨烯层位于支撑层和黏合层之间。

香港彩富网-彩富网19cfcc最快报码-19cfcc香港彩富网-彩富网天空行彩与你同行天下 其中,支撑层材料为绝缘树脂、金属箔、金属单面胶带、双面绝缘胶带,厚度 10-50 微米;粘合层为压敏胶或热熔胶,厚度在 5-50 微米。缺点是工艺复杂,条件不易控制。

石墨烯散热铜箔

香港彩富网-彩富网19cfcc最快报码-19cfcc香港彩富网-彩富网天空行彩与你同行天下 按导热公式来说,厚度越薄、热导率越高,但厚度是根据发热件与被传导件之间的间隙来决定。

香港彩富网-彩富网19cfcc最快报码-19cfcc香港彩富网-彩富网天空行彩与你同行天下 其实不论是过去石墨散热膜或是石墨烯散热铜箔,到现在的石墨烯散热膜都在 20-100 微米之间,远不能匹配各种手机设计的需要,加上无法调整厚度,所以必须叠加,但叠加就会形成空气热阻,其实散热问题还是没有解决。

石墨烯膜的应用从航天航空到汽车设备,对柔软电子设备的发展有着重大意义,华为打出了“5G+石墨烯散热”的方案,5G和集成电路纳入“十四五”国家专项规划,这一系列行为会促成石墨烯膜有着更好发展,也会给企业指明发展方向。

想要进入这一行业,可购买晨昕CX-GF系列石墨化炉的设备用于石墨烯膜的生产,但是要将石墨烯膜研制出来,需要碳化炉、石墨化炉、压延机等,像三星,在石墨烯研发方面,已投入数亿美元,专利量居世界首位。

如今相较于日韩,我国的石墨烯膜研究和产业发展基本处于产业链和价值链底端,还需专注于研发,紧跟时代的步伐。

产品关键词:碳化炉   立式高温石墨化炉
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