科创中国
一种基于液态金属液柱阵列的热界面材料及其制备方法
成果类型：: 发明专利
发布时间: 2023-09-07 15:29:12
科技成果产业化落地方案
方案提交机构：天津市滨海新区| 宋学姮 | 2023-09-14 11:13:39
本发明公开了一种基于液态金属液柱阵列的热界面材料及其制备方法。该热界面材料包括由液态金属形成的液柱阵列和填充于液柱阵列间隙的聚合物基热界面材料。本发明提供的热界面材料，液态金属在聚合物基体内形成阵列通道，并借助毛细力锁在聚合物基体内，既防止液态金属的泄漏，又能够形成贯穿的导热通路。本发明相较于现有技术中将聚合物基体或导热填料与液态金属混合的方法，通过对液态金属的定向取向利用，不仅避免了液态金属的漏液现象，还能够充分发挥液态金属的高导热特点，较大程度地提升了导热性，增强液态金属的利用率。
1.一种基于液态金属液柱阵列的热界面材料，其特征在于，所述热界面材料包括由液态金属形成的液柱阵列和填充于所述液柱阵列间隙的聚合物基热界面材料。
2.根据权利要求1所述的热界面材料，其特征在于，所述液柱的直径为500～1000μm；
优选地，相邻液柱圆心的间距为1.2mm～4mm。
3.根据权利要求1所述的热界面材料，其特征在于，所述聚合物基热界面材料包括双端乙烯基硅油、侧链含氢硅油、双端含氢硅油、铂金催化剂、炔醇抑制剂和导热填料；
优选地，所述聚合物基热界面材料各组分的用量为：所述双端乙烯基硅油的质量份为75～80份；所述侧链含氢硅油的质量份为9～12份；所述双端含氢硅油的质量份为9～12份；所述铂金催化剂的质量份为0.1～1份；所述炔醇抑制剂的质量份为0.001～0.05份；所述导热填料的质量份为400～1400份。
热界面材料用于连接两个或多个部件，主要作用是在高温或高压条件下传递热量，并保证部件之间的紧密接触，其应用场景广泛，包括航空航天、能源、汽车、电子和医疗等领域，是一种不可缺少的热管理材料。常见的热界面材料是聚合物基热界面材料，它由聚合物基体和高导热填料复合而成。常用的基体有硅橡胶、环氧树脂、聚氨酯等；常用的高导热填料有金属、陶瓷、石墨等。
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上述技术方案具有如下优点或者有益效果：本发明提供一种基于液态金属液柱阵列的热界面材料，液态金属在聚合物基体内形成阵列通道，并借助毛细力将液态金属锁在聚合物基体内，既防止液态金属的泄漏，又能够形成贯穿的导热通路。本发明相较于现有技术中将聚合物基体或导热填料与液态金属混合的方法，通过对液态金属的定向取向利用，不仅避免了液态金属的漏液现象，还能够充分发挥液态金属的高导热特点，较大程度地提升了导热性，增强液态金属的利用率。
技术合作
效果测试：
(1)采用KEYENCEVK-X1000共聚焦显微镜观察表面形貌和粗糙度，如图2所示，液态金属在空洞里呈现凹面，具有浸润特性，因此，毛细力将其锁在孔洞里。
(2)基于ASTM-D5470标准，采用稳态热流法导热测试仪(LW-9389)测量实施例1-4和对比例1-8中制备的导热垫片的热导率，测试结果见图3，其中横坐标氧化铝含量为硅油混合物(不包括液态金属组分)中的氧化铝含量，从图中可以看出，实施例中通过液态金属液柱填充的导热垫片的的热导率显著提升，且热导率随导热填料的填充量提高。
(3)采用动态热机械分析仪(DMA，型号TA850)测量实施例4、对比例4、8制备的导热垫片的压缩应力-应变曲线，测试其力学压缩性能。结果见图4，从图4中可以看出，填充液态金属后，导热垫片质地变软，杨氏模量下降，有利于降低接触热阻。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
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