一種石墨烯和液態(tài)金屬復合式散熱方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種石墨烯和液態(tài)金屬復合式散熱方法，其利用液態(tài)金屬熔點較低的特性。使用時，液態(tài)金屬熔化，與熱源和散熱器界面緊密貼合，顯著降低了熱源和散熱器之間的接觸熱阻；可廣泛用于航天熱控、先進能源、信息電子等導熱散熱領域。
【背景技術】
[0002]導熱石墨是一種全新的導熱散熱材料，可沿兩個方均勻?qū)幔帘螣嵩磁c組件的同時改進消費電子產(chǎn)品的性能。石墨的化學成分主要是單一的碳元素，是一種自然元素礦物。薄膜高分子化合物可以通過化學方法高溫高壓下得到石墨化薄膜，因為碳元素是非金屬元素，但是卻有金屬材料的導電、導熱性能，還具有象有機塑料一樣的可塑性。因此，導熱石墨在電子、通信、照明、航空及國防軍工等許多領域都得到了廣泛的應用。
[0003]從石墨中剝離出石墨片，然后將薄片的兩面粘在一種特殊的膠帶上，撕開膠帶，就能把石墨片一分為二。不斷地這樣操作，于是薄片越來越薄，最后，他們得到了僅由一層碳原子構成的薄片，即為石墨烯。石墨烯是已知的世上最薄、最堅硬的納米材料，它幾乎是完全透明的，只吸收2.3%的光；導熱系數(shù)高達5300 ff/m.K，高于碳納米管和金剛石，常溫下其電子迀移率超過15000 cm2/V.s，又比納米碳管或硅晶體高，而電阻率只約10_8 Ω.m，比銅或銀更低，為世上電阻率最小的材料。雖然，石墨烯的導熱系數(shù)高于金屬，但是作為熱界面材料進行傳熱時，石墨烯仍存在以下兩點不足:(I)石墨烯為固體，與熱源和散熱器的接觸方式為固體和固體的硬接觸，使得電子元件之間的界面接觸不夠緊密，接觸熱阻較大；
(2)石墨烯在橫向的傳熱速率很高，但是縱向的傳熱速率卻很低，因此，限制了石墨烯的使用范圍。
[0004]為解決上述問題，本發(fā)明提出一種石墨烯和液態(tài)金屬復合式散熱方法，該方法利用液態(tài)金屬熔點較低和熱導率較高的特性。使用時，隨著熱源溫度升高，液態(tài)金屬熔化，與熱源和散熱器界面緊密貼合，顯著降低熱源和散熱器之間的接觸熱阻。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種石墨烯和液態(tài)金屬復合式散熱方法，其利用液態(tài)金屬熔點較低和熱導率較高的特性，使用時，液態(tài)金屬熔化，與熱源和散熱器界面緊密貼合，顯著降低了熱源和散熱器之間的接觸熱阻。
[0006]本發(fā)明的技術方案如下:
一種石墨烯和液態(tài)金屬復合式散熱方法，其特征在于，該方法通過在石墨烯表面覆蓋一層液態(tài)金屬后置于熱源和散熱器之間，以降低熱源和散熱器之間的接觸熱阻。
[0007]所述石墨稀和液態(tài)金屬復合是通過對石墨稀表面采用改性技術后覆上一層液態(tài)金屬，使液態(tài)金屬和石墨稀之間的親和性更強。
[0008]所述采用的改性技術為化學熱處理技術、表面涂層技術或非金屬涂層技術中的一種。
[0009]所述化學熱處理技術為滲金屬技術；所述表面涂層技術低壓等離子噴涂、低壓電弧噴涂、激光重熔復合等門薄膜鍍層、物理氣相沉積或化學氣相沉積中的一種。
[0010]所述液態(tài)金屬為鎵基二元合金、鎵基多元合金、銦基合金或秘基合金中的一種。
[0011]所述鎵基二元合金為鎵銦合金、鎵鉛合金或鎵未合金中的一種。
[0012]所述鎵基多元合金為鎵銦錫合金或鎵銦錫鋅合金。
[0013]所述銦基合金為銦秘銅合金或銦秘錫合金中的一種。
[0014]所述鉍基合金為鉍錫合金。
[0015]所述銦鉍錫合金中各金屬的質(zhì)量分數(shù)分別為銦51%、鉍32.5%、錫16.5%。
[0016]使用時，將兩側(cè)覆有液態(tài)金屬的石墨烯置于熱源與散熱器之間，并緊密固定。熱源溫度升高，達到液態(tài)金屬熔點時，金屬熔化，與熱源和散熱器緊密貼合。待到溫度低于液態(tài)金屬后，液態(tài)金屬凝固，此時，覆有液態(tài)金屬的石墨烯與熱源和散熱器形成一體，接觸熱阻顯著降低，散熱效果顯著升高。
[0017]本發(fā)明的一種石墨烯和液態(tài)金屬復合式散熱方法具有如下優(yōu)點:
(I)液態(tài)金屬熱導率高，解決了石墨烯縱向傳熱速率低的問題。
[0018](2)液態(tài)金屬熔點較低，使用時液態(tài)金屬熔化，能與熱源和散熱器緊密貼合；與單純地用石墨烯和熱源(及散熱器)之間的剛性接觸相比，接觸熱阻顯著降低。
[0019]
【附圖說明】
[0020]圖1為一種石墨烯和液態(tài)金屬復合式散熱方法中液態(tài)金屬覆于石墨烯上的結(jié)構示意圖。
[0021]附圖標記說明:1_液態(tài)金屬，2-石墨烯。
[0022]圖2為一種石墨烯和液態(tài)金屬復合式散熱方法中用于熱源和散熱器之間的結(jié)構示意圖。
[0023]附圖標記說明:1-液態(tài)金屬，2-石墨稀，3-熱源，4-散熱器。
[0024]
【具體實施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖和具體實施例進一步描述本發(fā)明。
[0026]實施例1
實施例1展示了本發(fā)明中的液態(tài)金屬運動發(fā)電裝置的一種典型應用。圖1為一種石墨烯和液態(tài)金屬復合式散熱方法中液態(tài)金屬覆于石墨烯上的結(jié)構示意圖。圖2為一種石墨烯和液態(tài)金屬復合式散熱方法中用于熱源和散熱器之間的結(jié)構示意圖。
[0027]其中:I為液態(tài)金屬，2為石墨稀，3為熱源，4為散熱器。
[0028]本實例的液態(tài)金屬為銦錫鋅合金，各金屬的質(zhì)量分數(shù)分別為銦51%、鉍32.5%、錫16.5%;熔點為60° C。本實施例中石墨烯和液態(tài)金屬復合時，石墨烯表面改性技術采用表面噴涂技術。
[0029]使用時，將兩側(cè)覆有液態(tài)金屬的石墨烯置于熱源與散熱器之間，并緊密固定。熱源溫度升高，達到液態(tài)金屬熔點時，金屬熔化，與熱源和散熱器緊密貼合。待到溫度低于液態(tài)金屬后，液態(tài)金屬凝固，此時，覆有液態(tài)金屬的石墨烯與熱源和散熱器形成一體，接觸熱阻顯著降低，散熱效果顯著升高。
[0030]最后應說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非限制。盡管參照實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，對本發(fā)明的技術方案進行修改或者等同替換，都不脫離本發(fā)明技術方案的精神和范圍，其均應涵蓋在本發(fā)明的權利要求范圍當中。
【主權項】
1.一種石墨烯和液態(tài)金屬復合式散熱方法，其特征在于，該方法通過在石墨烯表面覆蓋一層液態(tài)金屬后置于熱源和散熱器之間，以降低熱源和散熱器之間的接觸熱阻。
2.按權利要求1所述的一種石墨烯和液態(tài)金屬復合式散熱方法，其特征在于，所述石墨稀和液態(tài)金屬復合是對石墨稀表面采用改性技術使其覆上一層液態(tài)金屬，使液態(tài)金屬和石墨烯之間的親和性更強。
3.按權利要求2所述的一種石墨烯和液態(tài)金屬復合式散熱方法，其特征在于，所述采用的改性技術為化學熱處理技術、表面涂層技術或非金屬涂層技術中的一種。
4.按權利要求3所述的一種石墨烯和液態(tài)金屬復合式散熱方法，其特征在于，所述化學熱處理技術為滲金屬技術；所述表面涂層技術低壓等離子噴涂、低壓電弧噴涂、激光重熔復合等門薄膜鍍層、物理氣相沉積或化學氣相沉積中的一種。
5.按權利要求1所述的一種石墨烯和液態(tài)金屬復合式散熱方法，其特征在于，所述液態(tài)金屬為鎵基二元合金、鎵基多元合金、銦基合金或秘基合金中的一種。
6.按權利要求5所述的一種石墨烯和液態(tài)金屬復合式散熱方法，其特征在于，所述鎵基二元合金為鎵銦合金、鎵鉛合金或鎵未合金中的一種。
7.按權利要求5所述的一種石墨烯和液態(tài)金屬復合式散熱方法，其特征在于，所述鎵基多元合金為鎵銦錫合金或鎵銦錫鋅合金。
8.按權利要求5所述的一種石墨烯和液態(tài)金屬復合式散熱方法，其特征在于，所述銦基合金為銦鉍銅合金或銦鉍錫合金中的一種。
9.按權利要求5所述的一種石墨烯和液態(tài)金屬復合式散熱方法，其特征在于，所述鉍基合金為鉍錫合金。
10.按權利要求8所述的一種石墨烯和液態(tài)金屬復合式散熱方法，其特征在于，所述銦鉍錫合金中各金屬的質(zhì)量分數(shù)分別為銦51%、鉍32.5%、錫16.5%。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種石墨烯和液態(tài)金屬復合式散熱方法，其特征在于，該方法通過在石墨烯表面覆蓋一層液態(tài)金屬后置于熱源和散熱器之間，以降低熱源和散熱器之間的接觸熱阻。所述液態(tài)金屬為鎵基二元合金、鎵基多元合金、銦基合金或鉍基合金中的一種。本發(fā)明的復合式散熱方法，利用液態(tài)金屬熔點較低的特性，使用時，液態(tài)金屬熔化，與熱源和散熱器界面緊密貼合，顯著降低了熱源和散熱器之間的接觸熱阻；可廣泛用于航天熱控、先進能源、信息電子等導熱散熱領域。
【IPC分類】C09K5-08
【公開號】CN104610925
【申請?zhí)枴緾N201510042684
【發(fā)明人】郭瑞
【申請人】北京依米康科技發(fā)展有限公司
【公開日】2015年5月13日
【申請日】2015年1月28日