柔性石墨膜的制備及其導(dǎo)熱性能研究.pdf

1、隨著信息產(chǎn)業(yè)和便攜式電子產(chǎn)品的快速發(fā)展,微電子元器件和功率器件集成度將更高、尺寸更小,高電流和高熱流密度對導(dǎo)熱材料的散熱性能也將提出更高要求,散熱已成為電子行業(yè)繼續(xù)發(fā)展的技術(shù)瓶頸。石墨膜材料具有優(yōu)異的導(dǎo)電性能和導(dǎo)熱性能,微晶石墨片層方向?qū)嵯禂?shù)可達2000W/mK以上,加之其熱膨脹系數(shù)小,密度低,如果能得到廣泛應(yīng)用,將不僅能緩解金屬導(dǎo)熱材料的短缺,也將能解決微電子元器件和功率器件的散熱問題。因此,本論文將采用化學(xué)提純和石墨壓延方法制備柔

2、性石墨膜導(dǎo)熱材料,主要對高純度膨脹石墨的制備和石墨壓延工藝條件對柔性石墨膜導(dǎo)熱性能的影響進行了研宄。本研究主要內(nèi)容包括：
　　⑴采用化學(xué)提純結(jié)合正交試驗設(shè)計,研宄了高純度和高倍體積膨脹石墨的制備方法;研宄發(fā)現(xiàn)以鱗片石墨、高氯酸和A制備HC1O4-石墨層間化合物,影響膨脹石墨體積的因素從高到低依次是插層反應(yīng)溫度、A的質(zhì)量、插層反應(yīng)時間和高氯酸的質(zhì)量;通過條件優(yōu)化,膨脹石墨的體積和含碳量能夠達到387mL/g和98.65％;采用XPS

3、表征鱗片石墨、HCIO4-GIC和膨脹石墨化學(xué)元素組成,探討了HC1O4-GIC形成過程及膨脹機理;研宄發(fā)現(xiàn)HC1O4-GIC的形成是高氯酸氧化石墨表面或邊緣碳原子并與其形成化合物的過程,HC1O4-GIC的膨脹是高氯酸高溫瞬間分解和氣體膨脹導(dǎo)致石墨層間距快速打開造成的;
　　⑵采用熱壓預(yù)成型結(jié)合石墨壓延工藝,研宄了高導(dǎo)熱系數(shù)柔性石墨膜的制備方法;研宄發(fā)現(xiàn)膨脹石墨體積、鱗片石墨顆粒大小以及碳含量、厚度和密度都會對柔性石墨膜導(dǎo)熱系數(shù)

4、產(chǎn)生較大影響,導(dǎo)熱系數(shù)具有高各向異性;當(dāng)壓延工藝條件最優(yōu)時,柔性石墨膜面向?qū)嵯禂?shù)可達到486W/m?K;
　?、遣捎肧EM、XRD和Raman研宄了膨脹石墨和柔性石墨膜的微觀組織、晶體取向和表面碳原子有序性;研宄發(fā)現(xiàn):膨脹石墨是微晶石墨薄片構(gòu)成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),石墨結(jié)晶程度、微晶取向和表面碳原子有序排列程度較低;柔性石墨膜微觀組織具有各向異性,結(jié)晶程度、微晶取向較高,表面碳原子有序排列程度接近鱗片石墨,綜合說明柔性石墨膜有較高的導(dǎo)熱性