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一种碳纳米管热界面材料及其制备方法和应用

成果类型：: 发明专利

发布时间: 2023-11-09 14:47:26

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 | 2023-11-27 11:41:51
成果简介 技术亮点 应用前景 团队概括 产生的效益 转化方式

本发明涉及一种碳纳米管热界面材料及其制备方法和应用，具体公开了一种垂直取向碳纳米管热界面材料，所述垂直取向碳纳米管热界面材料包括垂直取向碳纳米管阵列以及在碳纳米管阵列之间分散的封装材料。还公开了其制备方法，所述制备方法包括在碳纳米管阵列自由端设置临时胶水，分离碳纳米管阵列，以及填充封装材料后去除临时胶水的步骤。发明提出了一种转移生长在基板上的碳纳米管阵列的方法，并利用转移的碳纳米管阵列制备了一种热界面材料，本发明的制备方法简单、获得的热界面材料结构新颖、热导率高、具有柔韧性，适用于高产热电子产品和柔性电子产品。

1.一种垂直取向碳纳米管热界面材料，其特征在于，所述垂直取向碳纳米管热界面材料包括垂直取向碳纳米管阵列以及在碳纳米管阵列之间分散的封装材料； 优选地，所述垂直取向碳纳米管阵列轴向的一端或两端不设置封装材料； 更优选地，所述垂直取向碳纳米管阵列轴向两端或其中一端不设置封装材料的厚度为3μm-80μm； 更优选地，所述垂直取向碳纳米管阵列轴向上两端中的其中一端不设置封装材料的厚度占碳纳米管阵列长度的1％-40％。 2.根据权利要求1所述的垂直取向碳纳米管热界面材料，其特征在于，垂直取向碳纳米管热界面材料的厚度为50～500μm； 优选地，所述碳纳米管为单壁碳纳米管、双壁碳纳米管或多壁碳纳米管中的一种。 3.根据权利要求1所述的垂直取向碳纳米管热界面材料，其特征在于，所述封装材料选自聚酰亚胺树脂、硅胶、环氧树脂、聚氨酯树脂、酚醛树脂、聚苯乙烯树脂、聚甲基丙烯酸甲酯或聚碳酸脂中的一种； 优选地，所述封装材料封装的厚度占垂直取向碳纳米管阵列轴向长度的20％-99％。

  1. 电子器件散热： 将碳纳米管热界面材料应用于电子器件的散热系统，提高器件的散热效率，防止过热损坏。

  2. 太阳能电池： 在太阳能电池中使用碳纳米管热界面材料，提高光伏元件的热稳定性和转换效率。

  3. 航空航天材料： 用于航空航天领域，改善航天器件的散热性能，减轻航天器件的重量。

  4. 电动汽车电池： 改善电动汽车电池的散热性能，提高电池的循环寿命和安全性。

  5. 高功率电子器件： 在高功率电子器件中应用，如功率放大器、激光器等，以提高器件的工作稳定性。

  6. 热导材料： 作为高效的热导材料，应用于制备高性能散热片、导热膏等产品。

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  1. 碳纳米管的选择： 选择高质量的碳纳米管作为基础材料。碳纳米管的结构、长度和纯度等特性将直接影响到热界面材料的性能。

  2. 功能化处理： 进行表面功能化处理，以增强碳纳米管的亲和力和与其他材料的结合能力。可以利用化学处理或功能性基团修饰等方法。

  3. 与基底材料的混合： 将功能化处理后的碳纳米管与基底材料混合。基底材料可以选择导热性能较好的材料，如金属氧化物、聚合物基复合材料等。

  4. 均匀分散： 通过适当的工艺方法确保碳纳米管在基底材料中均匀分散，以提高整体材料的导热性。

  5. 制备热界面材料： 将混合物加工成所需形状，可以是薄膜、涂层或其他形式的热界面材料。

技术转让

碳纳米管（CNTs）热界面材料在热管理领域具有广泛的应用潜力，可以用于提高热导率、改善材料的导热性能。在使用碳纳米管热界面材料时，需要考虑其制备成本、可扩展性以及与特定应用场景的匹配性。在实际应用中，还需要进行严格的性能测试和可靠性评估。