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      石墨烯散熱膜生產工藝解決方案

      石墨烯是目前人們發現最輕薄、強度最大且導電性最強的新型納米材料,并且有著不錯的導熱能力使其更利于散熱,石墨烯也被很多科學家冠以“黑金”的美譽。

      石墨烯是一種以sp2雜化連接的碳原子緊密堆積成單層二維蜂窩狀晶格結構的新材料。

      石墨烯具有優異的光學、電學、力學特性,在材料學、微納加工、能源、生物醫學和藥物傳遞等方面具有重要的應用前景,被認為是一種未來革命性的材料。

      英國曼徹斯特大學物理學家安德烈·蓋姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫,用微機械剝離法成功從石墨中分離出石墨烯,因此共同獲得2010年諾貝爾物理學獎。

      石墨烯常見的粉體生產的方法為機械剝離法、氧化還原法、SiC外延生長法,薄膜生產方法為化學氣相沉積法(CVD)。

      接下來所介紹的是能夠使用3000℃石墨化爐的生產方法,像株洲晨昕按照實際需求的石墨化爐可分為:高溫碳化爐、立式高溫石墨化爐,它們可用于石墨烯熱處理工藝,可用于石墨烯材料石墨化高溫處理。

      生產方法一

      一種石墨烯導熱膜的制備方法,其特征在于,所述方法為將分散在溶劑中的氧化石墨烯涂布得到氧化石墨烯膜,之后將氧化石墨烯膜高溫還原得到石墨烯導熱膜。

      高溫還原的溫度為 2,000-3,000℃ ,高溫還原的處理時間為 10-30 分鐘,得到石墨烯導熱膜的熱導率為 400-2,000W/mK ,其厚度為 10-100 微米。

      氧化石墨烯為石墨經氧化剝離得到的產品,其石墨氧化的方法選自 Hummers 法,剝離方法采用超聲分散,而溶劑為去離子水。

      所謂高溫還原在保護性氣氛中進行,使用 99.999% 氮氣或氬氣等惰性氣體,通入惰性氣體的氣流流量為 110cm3/min 。

      涂布方法是以光輥上膠涂布進行。

      制備方法包括如下步驟:

      將氧化石墨再去梨子水中超聲分散,使其充分剝離得到氧化石墨烯水溶液;

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

      將干燥后的氧化石墨烯薄膜置于晨昕CX-GF系列高溫石墨化爐內,在保護性氣氛流量為 110cm3/min 中, 2,500℃ 鍛燒 10 分鐘進行高溫還原反應;

      還原反應結束后,自然降溫至室溫,得到石墨烯導熱膜。

      生產方法二

      一種石墨烯導熱膜的制備方法,其特征在于,所述方法為將石墨烯粉末、分散劑和增強劑于水中均勻分散 2-4 小時,得到混合液;經過濾、烘干、壓膜成型后得到石墨烯散熱膜,之后在惰性氣氛下進行低溫熱處理。

      熱處理的溫度為 900-1,000℃ ,熱處理的處理時間為 60-80 分鐘,再將熱處理得到的石墨烯導熱膜經過壓延機壓延,最終得到石墨烯導熱膜的熱導率為 400-1,500W/mK ,其厚度為 10-50 微米。

      石墨烯粉末優選為 800-1,600 目。

      制備方法包括如下步驟:

      將石墨烯粉末、分散劑和增強劑均勻分散于水中,得到混合液;

      將所述混合液經過濾、烘干、壓膜成型后得到石墨烯散熱膜。

      過去散熱膜有兩類,一種是 PI 膜通過晨昕CX-GF系列高溫石墨化爐煅燒;另一種是一種石墨烯散熱材料, 包括互相結合在一起的支撐層、石墨烯層和黏合層,石墨烯層位于支撐層和黏合層之間。

      其中,支撐層材料為絕緣樹脂、金屬箔、金屬單面膠帶、雙面絕緣膠帶,厚度 10-50 微米;粘合層為壓敏膠或熱熔膠,厚度在 5-50 微米。缺點是工藝復雜,條件不易控制。

      石墨烯散熱銅箔

      按導熱公式來說,厚度越薄、熱導率越高,但厚度是根據發熱件與被傳導件之間的間隙來決定。

      其實不論是過去石墨散熱膜或是石墨烯散熱銅箔,到現在的石墨烯散熱膜都在 20-100 微米之間,遠不能匹配各種手機設計的需要,加上無法調整厚度,所以必須疊加,但疊加就會形成空氣熱阻,其實散熱問題還是沒有解決。

      石墨烯膜的應用從航天航空到汽車設備,對柔軟電子設備的發展有著重大意義,華為打出了“5G+石墨烯散熱”的方案,5G和集成電路納入“十四五”國家專項規劃,這一系列行為會促成石墨烯膜有著更好發展,也會給企業指明發展方向。

      想要進入這一行業,可購買一臺晨昕CX-GF系列石墨化爐的設備用于石墨烯膜的生產,但是要將石墨烯膜研制出來,需要石墨化爐、壓延機,所用的設備、材料、人工成本,往往是難以承擔的,像三星,在石墨烯研發方面,已投入數億美元,專利量居世界首位。

      如今相較于日韓,我國的石墨烯膜研究和產業發展基本處于產業鏈和價值鏈底端,還需專注于研發,緊跟時代的步伐。

      產品關鍵詞:碳化爐   立式高溫石墨化爐
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