本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)公開(kāi)了一種導(dǎo)熱硅脂組合物，主要由碳納米管、石墨烯、相變膠囊顆粒物以及硅油組成。其中碳納米管能夠進(jìn)一步加速熱量的傳導(dǎo)；相變膠囊顆粒物用于提高熱端的初始溫度吸收速率；相變膠囊、碳納米管以及石墨烯在流體內(nèi)部形成最終在流體內(nèi)部形成顆粒(相變膠囊)+線(碳納米管)+平面(石墨烯)的全三維網(wǎng)絡(luò)分布。本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)所述導(dǎo)熱硅脂組合物具有高導(dǎo)熱率和低熱阻值，大大提高了導(dǎo)熱硅脂的散熱效率和使用壽命，具有較強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專(zhuān)利技術(shù)屬于熱界面材料領(lǐng)域，特別提供一種導(dǎo)熱硅脂組合物。
技術(shù)介紹
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，作為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)核心的中央處理器(CentralProcessing Unit,CPU)的運(yùn)算速度越來(lái)越快，其發(fā)熱量也隨之增大。如果CPU散熱不好，溫度過(guò)高，很容易導(dǎo)致計(jì)算機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)熱啟動(dòng)，死機(jī)等問(wèn)題。因此，為CPU提供良好的散熱系統(tǒng)是保證計(jì)算機(jī)正常工作的重要條件之一。LED是一種新型的注入電致發(fā)光器件，其優(yōu)越性在于節(jié)能。目前，單個(gè)LED器件的功率已經(jīng)從最初的毫瓦級(jí)躍至現(xiàn)在的數(shù)十瓦級(jí)。據(jù)測(cè)試，單個(gè)LED器件的電光轉(zhuǎn)換效率僅為15%，其余約85%的電能則轉(zhuǎn)化為熱能。當(dāng)多個(gè)LED密集排列組成照明系統(tǒng)時(shí)，電能轉(zhuǎn)換為熱能更加嚴(yán)重。因此，解決大功率LED的散熱問(wèn)題也已成為其廣泛應(yīng)用的先決條件。針對(duì)CPU芯片以及大功率LED照明系統(tǒng)等發(fā)熱源的散熱問(wèn)題，常用的方法是在發(fā)熱源上安裝散熱片。而在CPU等熱源和散熱片之間即使是很光滑的面-面接觸也不可避免地存在一定空隙，空隙的存在將嚴(yán)重地影響散熱效果。熱界面材料因?yàn)槟苡行Ы档蜔嵩春蜕崞髦g的界面熱阻而得到廣泛應(yīng)用。導(dǎo)熱硅脂就是其中一種最為常用的導(dǎo)熱介質(zhì)，它是用來(lái)填充發(fā)熱源與散熱片之間空隙的材料，將熱源散發(fā)出來(lái)的熱量傳導(dǎo)給散熱片，使熱源溫度保持在一個(gè)可以穩(wěn)定工作的水平，延長(zhǎng)器件的使用壽命，防止熱源因散熱不良而受損。導(dǎo)熱硅脂為硅油加填料混合而成，主要分為兩大類(lèi)一類(lèi)是最為常見(jiàn)的白色導(dǎo)熱硅脂，這類(lèi)導(dǎo)熱硅脂在常溫下是粘稠的液體狀態(tài)，其填料主要為氧化鋁、氮化硼、碳化硅、鋁粉；另一類(lèi)是灰色導(dǎo)熱硅脂。這類(lèi)導(dǎo)熱硅脂是在白色導(dǎo)熱硅酯中添加了一定量的石墨，以增強(qiáng)其導(dǎo)熱性能，灰色導(dǎo)熱硅脂的填料一般為石墨、銀粉或高導(dǎo)熱性納米金屬氧化物。在現(xiàn)有聞端導(dǎo)熱娃脂中，添加物一般為銀粉和石墨材料。石墨粉的導(dǎo)熱率一般在150-300ff/(M · K)，銀粉的導(dǎo)熱率也僅為429W/(M · K)，且價(jià)格昂貴，對(duì)硅脂整體導(dǎo)熱率的提高幫助有限。而單層石墨烯的導(dǎo)熱率為3080-5150W/(M*K)，多層石墨烯的導(dǎo)熱率一般也在1500W/(M · K)以上，遠(yuǎn)高于石墨粉以及銀粉的導(dǎo)熱率，作為導(dǎo)熱硅脂的添加物方面的應(yīng)用，目前尚未見(jiàn)報(bào)道。此外，在長(zhǎng)期使用過(guò)程中，經(jīng)常出現(xiàn)硅油與導(dǎo)熱填料發(fā)生分離的現(xiàn)象，導(dǎo)致導(dǎo)熱硅脂涂層分化、碎裂，導(dǎo)熱性能變差等現(xiàn)象；而若采用高粘度的基礎(chǔ)油，則難以添加高固含量的導(dǎo)熱填料，產(chǎn)品導(dǎo)熱性能比較差。多壁碳納米管(Multi-walled nanotubes,MWNTs)與導(dǎo)熱硅脂的主要成分硅油有著良好的結(jié)合界面，有利于其在導(dǎo)熱硅脂中的分散，能夠提高兩者的相容性和親和力，從而降低二者界面之間的接觸熱阻，提高導(dǎo)熱系數(shù)。 最后，本專(zhuān)利技術(shù)通過(guò)添加相變膠囊顆粒，進(jìn)一步降低導(dǎo)熱硅脂的熱阻，加快導(dǎo)熱硅脂對(duì)熱源的熱量吸收速率，最終形成了一個(gè)“點(diǎn)-線-面”的三維大網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)熱體系。綜上分析，傳統(tǒng)導(dǎo)熱硅脂中材料對(duì)導(dǎo)熱性能提升的空間有限，熱端初始溫度吸收速率較低。因此，對(duì)添加物組分的改進(jìn)很大可能將成為進(jìn)一步提高導(dǎo)熱硅脂導(dǎo)熱率以及其他性能的有效途徑。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專(zhuān)利技術(shù)目的在于提供一種導(dǎo)熱效率更高，散熱效果更好的導(dǎo)熱硅脂組合物。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本專(zhuān)利技術(shù)提供 了一種導(dǎo)熱硅脂組合物，其組成成分及其體積百分比為添加物50% 70%，硅油30% 50%，所述添加物的組成成分為碳納米管、石墨烯和顆粒物。其中，所述的硅油是指二甲基硅油、乙烯基硅油、含氫硅油、苯甲基硅油、羥基硅油、甲基長(zhǎng)鏈烷基硅油或季銨鹽烴基改性硅油等有機(jī)硅油中的一種或其組合物。其中，所述的硅油在25°C時(shí)粘度為50000 500000cSt。其中，所述的添加物中各成分的質(zhì)量比為碳納米管 5% 15%，石墨稀50% 65%，顆粒物20% 45%。其中，所述的碳納米管的純度彡95wt%，灰分彡O. 2wt%,比表面積約為40 300m2/g。其中，所述的顆粒物為包裹石蠟的相變膠囊。其中，所述的相變膠囊的包裹石蠟的材料為無(wú)機(jī)金屬及其氧化物等.其中，所述無(wú)機(jī)金屬及其氧化物中的金屬元素為錫、稀土元素、鋅、鋁、鈣、鉬、銀坐寸ο其中，所述的相變膠囊的粒徑在I IOOum之間。其中，所述導(dǎo)熱硅脂組合物還包括任選的穩(wěn)定劑、阻燃劑、著色劑、觸變劑等其他添加劑成分。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專(zhuān)利技術(shù)所述導(dǎo)熱硅脂的有益效果是(I)作為添加物之一的單層石墨烯的導(dǎo)熱率為3080_5150W/(M ·Κ)，多層石墨烯的導(dǎo)熱率一般也在1500W/(M · K)以上，遠(yuǎn)高于石墨粉的150-300W/(M · K)以及銀粉的429W/(M · K)。石墨烯的加入使得系統(tǒng)整體的導(dǎo)熱系數(shù)有了較大的提高。(2)碳納米管的加入有利于其在導(dǎo)熱硅脂中的分散，并可由此在導(dǎo)熱硅脂中形成一個(gè)有效的導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)，降低界面之間的接觸熱阻，達(dá)到提高導(dǎo)熱硅脂導(dǎo)熱性能和延長(zhǎng)其使用壽命的目的。(3)選用包裹石蠟的相變膠囊作為無(wú)機(jī)顆粒，增大了材料的比表面積，顯著地提高熱端初始溫度的吸收速率，起到快速吸熱的功效。(4)本專(zhuān)利技術(shù)將碳納米管、石墨烯以及金屬無(wú)機(jī)氧化物包覆的相變膠囊作為添加物的基本組成，最終在流體內(nèi)部形成了點(diǎn)-線-面的全三維網(wǎng)絡(luò)分布，具有高導(dǎo)熱率和良好的流動(dòng)性，大大提高了導(dǎo)熱硅脂的散熱效率和使用壽命，具有較強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。具體實(shí)施例方式本專(zhuān)利技術(shù)提供了一種導(dǎo)熱硅脂組合物，其組成成分及其體積百分比為添加物50% 70%，硅油30% 50%，所述添加物的組成成分為碳納米管、石墨烯和顆粒物。本專(zhuān)利技術(shù)采用的添加物成分的質(zhì)量百分比如下 碳納米管5% 15%，石墨稀50% 65%，顆粒物 20% 45%上述組合物中所述碳納米管的純度彡95wt%，灰分彡O. 2wt%,比表面積約為40 300m2/g。上述組合物中所述顆粒為包裹石蠟的相變膠囊。上述相變膠囊為含有相變材料的微小容器，粒徑在I IOOum之間。包裹石蠟的材料為納米級(jí)的無(wú)機(jī)金屬及其氧化物等，具體元素包括錫、稀土元素、鋅、鋁、鈣、鉬、銀等。上述組合物中所述的硅油粘度在25°C時(shí)為50000 500000cSt，具體為二甲基硅油、乙稀基娃油、含氧娃油、苯甲基娃油、輕基娃油、甲基長(zhǎng)鏈燒基娃油或季按鹽經(jīng)基改性娃油等有機(jī)硅油中的一種或其組合物。作為任選組分，一些常用的添加劑或填料也可以加入到本專(zhuān)利技術(shù)的導(dǎo)熱硅脂組合物中，前提是這些任選組分的加入不會(huì)削弱本專(zhuān)利技術(shù)的目的。這些任選組分包括穩(wěn)定劑、阻燃齊U、著色劑、觸變劑等。本專(zhuān)利技術(shù)還提供了一種導(dǎo)熱硅脂，其是采用上述材料制備而成的。本專(zhuān)利技術(shù)還提供了一種導(dǎo)熱硅脂組合物，其組成成分及體積百分比為添加物50% 70%，硅油30% 50%，所述添加物的組成成分為碳納米管、石墨烯和顆粒物，所述的添加物中各成分的質(zhì)量比為，碳納米管5% 15%,石墨稀50% 65%，顆粒物20% 45%，所述的硅油是指二甲基硅油、乙烯基硅油、含氫硅油、苯甲基硅油、羥基硅油、甲基長(zhǎng)鏈烷基硅油或季銨鹽烴基改性硅油等有機(jī)硅油中的一種或其組合物，所述的硅油在25°C時(shí)粘度為50000 500000cSt，所述的碳納米管的純度彡95wt%,灰分< O. 2wt%,比表面積約為40 300m2/g,所述的顆粒物為包裹石蠟的相變膠囊，所述包裹石蠟的材料為無(wú)機(jī)金屬及其氧化物等，所述無(wú)機(jī)金屬本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
【技術(shù)特征摘要】
【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：錢(qián)新明，張文賓，陳威，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：錢(qián)新明，張文賓，陳威，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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