2019-01-09
现有技术制备常用的导热材料为硅脂 (基材成分：二甲基硅油)，导热系数仅为 0.5W/mK ，不能满足高功率电子元件和散热器缝隙间对导热速率的要求。如果导热速率在热积蓄处较慢，电子元件根据功率不同，将在 1-30 分钟内超出合理的工作温度，造成系统损坏。因此，通常会选择导电填料以增强导热系数，一般添加有金属单质粉末、金属氧化物粉末、碳单质的纳米级材料 (碳纳米管、石墨烯)。而金属单质粉末会与氧气发生缓慢的氧化反应，导致导热率降低；金属氧化物粉末大多是大小不规则的球状微粒，微粒间具有间隙，提升导热率的能力有限。以 DOW CORNING 导热率 6W/mK 为例，价格约每公斤 4,500 元。碳单质的纳米材料由于范德华力的存在，即使在分散剂的作用下也极易团聚，从而影响导热率提升。
工艺一
CNS107488349A 一种利用石墨烯及氧化铝二元添加剂改性的导热硅脂及其制备方法一文提到，利用石墨烯与氧化铝二元添加剂改性的导热硅脂，其中，包含下述重量份的原料制备而成：硅油 2-50 份、添加剂 50-98 份。所述硅油为二甲基硅油、氨基硅油、乙烯基硅油、羟基硅油、甲基长链烷基硅油中的一种或多种的混合物。所述添加剂是由下述重量份的原料制备而成：氧化铝 50-60 份，及石墨烯 1-1.2 份。氧化铝为常规的 Al_{2}O_{3} 粉末，石墨烯厚 2 纳米 (即少层石墨烯)，具*备方法如下：
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将硅油和添加剂加入双行星搅拌机或小型捏合机进行混合搅拌 10-30 分钟；
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搅拌均匀后在三辊研磨机上研磨分散 1-3 遍，实现导热硅胶的致密化与脱泡；
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在真空状态下抽真空搅拌 1-3 小时，得到导热硅脂产品。
本实施例中，将 Al_{2}O_{3} 粉末与石墨烯按 50：1 的比例混合加工制成的二元添加剂，添加到常规的导热硅脂中，根据添加量的不同可以将导热系数从 0.5W/mK 提升到 8.5W/mK ，量产成本仅为国外产品的一半左右。相比于添加同样质量的金属氧化物，仅能提升到 2-3 W/mK，石墨烯的助益角色不言而谕！不过，我能做到 20W/mK ，那就来公布我采用的组份吧！
石墨烯导热硅脂组份
Ref.：https://zhuanlan.zhihu.com/p/56383384