CN117985684A - 一种弹性碳基热界面材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种弹性碳基热界面材料及其制备方法，涉及碳基热界面材料技术领域。该碳基热界面材料采用氧化石墨溶液中加入一定量的氧化石墨烯溶液，提高整体的氧化石墨片层之间的内聚力，然后将配制好的溶液灌入预制的磨具，冷冻干燥，继续采用喷丝头将预制的孔洞喷入取向的氧化石墨烯溶液，形成氧化石墨烯纤维丝，再去烘干干燥，再经过碳化石墨化，提升该材料的垂直导热率，最后加入弹性高分子，烘干硫化，线切割该方块，得到一定高弹性的石墨烯热界面材料。该弹性石墨烯热界面材料在30％压缩率条件下，回弹率＞90％，并且垂直导热率达到40w/m.k以上，是一种全新的弹性碳基热界面材料。

Description

一种弹性碳基热界面材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及碳基热界面材料技术领域，具体而言，涉及一种弹性碳基热界面材料及其制备方法。

背景技术

随着电子元器件的集成化，轻量化，功能化，电子元器件的芯片发热功率越来越大。传统热界面材料，导热硅脂、导热垫片等由于本身导热率较低，主要集中在1～10W/(m·K)，越来越无法满足芯片的散热需求。

目前对此，专利文献WO2019235983A1将石墨烯均热膜通过粘结剂层层堆叠粘接后，然后沿着堆叠方向切割成具有纵向导热的热界面材料，该方法制备的热界面材料，可以使得垂直导热率达到20W/(m·K)以上，但石墨烯均热膜在垫片中竖直排列，层与层之间的力靠胶水黏结固定，在使用过程中，在压力条件下使用，造成热界面材料容易破裂，可压缩性变差，引起热阻上升。另外申请专利号CN 113556925A的专利中，该专利对石墨烯导热泡沫膜进行激光打孔；通过第一胶黏剂浸渍打孔后的石墨烯均热泡沫膜；将浸渍后的石墨烯导热泡沫膜层层堆叠放入模具，施压使相邻石墨烯导热泡沫膜之间贴合；将第二胶黏剂均匀涂覆于施压后的石墨烯导热泡沫膜四周，使多层石墨烯导热泡沫膜完全包覆成块体，所述第二胶黏剂固化温度低于第一胶黏剂；沿着层叠方向将固化成型的所述块体切割成片材；对上述片材进行热压成型；对热压成型后的片材进行表面抛光处理；对抛光后的片材进行边缘修剪，去除掉边缘覆的第二胶黏剂，得到石墨烯复合导热垫片，其虽然改善了容易破裂的问题，但是其回弹性依然较差，压缩回弹率基本低于60％，在实际使用过程中，使用时间过久，垂直导热性能下降严重。因此，本发明提出了一种弹性碳基热界面材料及其制备方法，以至少部分解决现有技术中可能存在的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种弹性碳基热界面材料及其制备方法，其能够针对现有技术的不足，提出解决方案，通过在利用在垂直方向增加石墨基碳纤维，并且在多孔的泡沫块体中增加了弹性体，制成一种弹性高导热性能的热界面材料，可以有效解决芯片散热问题，从而可以压缩30％以上的条件下，回弹率可以达到90％以上，并且垂直导热率可以达到40W/(m*K)以上。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种弹性碳基热界面材料制备方法，包括：

将配置好的氧化石墨和氧化石墨烯混合溶液，转移至预制的模具中进行冷冻，直至形成具有多个细小孔洞的冷冻块体，去除所述模具；

向所述孔洞中注入氧化石墨烯水溶液，形成有取向的氧化石墨烯纤维丝后，进行真冷冻并干燥处理，直至获得完整的氧化石墨基气凝胶块体；

将氧化石墨基气凝胶依次经过低、中、高温还原得到碳基气凝胶块体；

将所述碳基气凝胶块体真空浸泡在弹性高分子材料溶液中，进行加压加热烘干硫化，得到弹性的碳基块体；

将所述弹性的碳基块体切割成一定厚度的碳基热界面材料。

进一步地，在本发明中，所述将配置好的氧化石墨和氧化石墨烯混合溶液，转移至预制的模具中进行冷冻，直至形成具有多个细小孔洞的冷冻块体，去除所述模具，包括：

配置氧化石墨和氧化石墨烯的干料质量比为3:1-1:10的混合溶液；

将所述混合溶液灌入宽度与长度为30mm—1000mm的模具中，进行冷冻和干燥处理，直至形成孔洞直径为20um-1000um，深度为5—20cm冷冻块体，去除所述模具。

进一步地，在本发明中，所述配置氧化石墨和氧化石墨烯的干料质量比为3:1-1:10的混合溶液，包括：

将浓度为5—20mg/g的氧化石墨溶液，和浓度为1—20mg/g氧化石墨烯溶液进行混合，配置成氧化石墨溶液与氧化石墨烯溶液的干料质量比为3:1-1:10的混合溶液。

进一步地，在本发明中，所述将所述混合溶液灌入宽度与长度为30mm—1000mm的模具中，进行冷冻和干燥处理，直至形成孔洞直径为20um-1000um，深度为5—20cm冷冻块体，包括：

将所述混合溶液灌入宽度与长度为30mm—1000mm的模具中，进行0.5—24h快速冷冻，真空干燥处理，直至形成孔洞直径为20um-1000um，深度为5—20cm冷冻块体。

进一步地，在本发明中，所述向所述孔洞中注入氧化石墨烯水溶液，形成有取向的氧化石墨烯纤维丝后，进行真冷冻并干燥处理，直至获得完整的氧化石墨基气凝胶块体，包括：

向所述孔洞中注入浓度为1—16mg/g的氧化石墨烯水溶液，形成有取向的氧化石墨烯纤维丝；

在真空度为0.01-10pa，温度为-10-0℃之间对所述氧化石墨烯纤维丝进行冷冻，以及进行12—144h的真空干燥，直至获得完整的氧化石墨基气凝胶块体。

进一步地，在本发明中，所述将氧化石墨基气凝胶依次经过低、中、高温还原得到碳基气凝胶块体，包括：

将氧化石墨基气凝胶，经过100-500℃，升度0.1℃/min-5℃/min之间，保温时间控制在30min—360min的低温还原，

再经过600-1500℃，升温速率控制在1℃/min-10℃/min之间，保温时间控制在30min—360min的中温还原，

再经过1600-3200℃之间，升温速率控制在5℃/min-30℃/min之间，保温时间控制在30min—360min的高温还原，得到所述碳基气凝胶块体。

进一步地，在本发明中，所述将所述碳基气凝胶块体真空浸泡在弹性高分子材料溶液中，进行加压加热烘干硫化，得到弹性的碳基块体，包括：

真空度为0.1-10pa的环境中，将所述碳基气凝胶块体置于有机硅胶或者聚氨酯橡胶中，真空浸泡1—24h，直到弹性高分子完全进入到碳基气凝胶块状中；

在0.1Mpa-20Mpa压力环境中，和100-200℃环境温度中，进行加压加热烘干硫化处理，得到密度在0.1—0.8g/cm3之间的所述弹性的碳基块体。

进一步地，在本发明中，所述将所述碳基气凝胶块体置于有机硅胶或者聚氨酯橡胶中，包括：

将所述碳基气凝胶块体置于聚二甲基环硅氧烷、聚二甲基硅氧烷、α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷、聚二苯基硅氧烷、α,ω-二羟基聚甲基(3,3,3-三氟丙基)硅氧烷、氰基硅氧基硅烷或α,ω-二乙基聚二甲基硅氧烷中的一种或多种组合中。

进一步地，在本发明中，所述将所述弹性的碳基块体切割成一定厚度的碳基热界面材料，包括：

将所述弹性的碳基块体，通过激光切割或分切机切割或线切割或微孔道切割方式，切割成厚度为100um-5000um的碳基热界面材料薄膜。

一种弹性碳基热界面材料，所述弹性碳基热界面材料由上述制备方法制得，所述弹性碳基热界面材料厚度为100um-5000um，其垂直导热能力至少达到40W/(m*k)，且当压缩率为30％或以上时，其回弹率可为90％以上。

本发明至少具有如下优点或有益效果：

通过将配置好的氧化石墨和氧化石墨烯混合溶液，转移至预制的模具中进行冷冻，直至形成具有多个细小孔洞的冷冻块体，去除所述模具；向所述孔洞中注入氧化石墨烯水溶液，形成有取向的氧化石墨烯纤维丝后，进行真冷冻并干燥处理，直至获得完整的氧化石墨基气凝胶块体；将氧化石墨基气凝胶依次经过低、中、高温还原得到碳基气凝胶块体；将所述碳基气凝胶块体真空浸泡在弹性高分子材料溶液中，进行加压加热烘干硫化，得到弹性的碳基块体；将所述弹性的碳基块体切割成一定厚度的碳基热界面材料。该碳基热界面材料采用氧化石墨溶液中加入一定量的氧化石墨烯溶液，提高整体的氧化石墨片层之间的内聚力，然后将配制好的溶液灌入预制的磨具，冷冻干燥，继续采用喷丝头将预制的孔洞喷入取向的氧化石墨烯溶液，形成氧化石墨烯纤维丝，再去烘干干燥，再经过碳化石墨化，提升该材料的垂直导热率，最后加入弹性高分子，烘干硫化，线切割该方块，得到一定高弹性的石墨烯热界面材料。该弹性石墨烯热界面材料在30％压缩率条件下，回弹率＞90％，并且垂直导热率达到40w/m.k以上，是一种全新的弹性碳基热界面材料。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明一实施例提供的一种弹性碳基热界面材料制备方法步骤流程图；

图2为本发明一实施例提供的氧化石墨烯溶液在孔洞中形成的纤维SEM微观形貌图；

图3为本发明一实施例提供的冷冻干燥时的模具正视图；

图4为本发明一实施例提供的冷冻干燥时的模具截面图；

图5为本发明一实施例提供的弹性碳基热界面材料被切割成薄片的模型图；

图6为本发明一实施例提供的高温还原后浸泡聚氨酯橡胶后的表面SEM形貌图。

具体实施方式

为使本发明的所述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在本申请任一实施例中，为了体现热界面材料导热性能，以下具体的实施例中都通过过ASTM D5470测试导热垫片在80psi条件下的导热系数、整体热阻，通过ASTM D575测试导热垫片在30％应变条件下的压缩回弹性能。

实施例1

请参照图1，示出了本实施例提供一种弹性碳基热界面材料制备方法步骤流程图，其包括如下步骤：

步骤S101、将配置好的氧化石墨和氧化石墨烯混合溶液，转移至预制的模具中进行冷冻，直至形成具有多个细小孔洞的冷冻块体，去除所述模具；

步骤S102、向所述孔洞中注入氧化石墨烯水溶液，形成有取向的氧化石墨烯纤维丝后，进行真冷冻并干燥处理，直至获得完整的氧化石墨基气凝胶块体；

步骤S103、将氧化石墨基气凝胶依次经过低、中、高温还原得到碳基气凝胶块体；

步骤S104、将所述碳基气凝胶块体真空浸泡在弹性高分子材料溶液中，进行加压加热烘干硫化，得到弹性的碳基块体；

步骤S105、将所述弹性的碳基块体切割成一定厚度的碳基热界面材料。

通过上述弹性碳基热界面材料制备方法，通过采用氧化石墨溶液中加入一定量的氧化石墨烯溶液，提高整体的氧化石墨片层之间的内聚力，然后将配制好的溶液灌入预制的磨具，冷冻干燥，继续采用喷丝头将预制的孔洞喷入取向的氧化石墨烯溶液，形成氧化石墨烯纤维丝，再去烘干干燥，在经过碳化石墨化，提升该材料的垂直导热率，最后加入弹性高分子，烘干硫化，线切割该方块，得到一定高弹性的石墨烯热界面材料。该弹性石墨烯热界面材料在30％压缩率条件下，回弹率＞90％，并且垂直导热率达到40w/m.k以上，是一种全新的弹性碳基热界面材料。

实施例2

一种弹性碳基热界面材料制备方法，其中，如上述步骤S101“将配置好的氧化石墨和氧化石墨烯混合溶液，转移至预制的模具中进行冷冻，直至形成具有多个细小孔洞的冷冻块体，去除所述模具”的具体过程包括：

按一定比例配置氧化石墨和氧化石墨烯的混合溶液，其中，混合溶液中氧化石墨和氧化石墨烯的质量组分比为3:1-1:10；

将调配好的所述混合溶液灌入如图3和图4所示的模具中，其中如图3中所示，图中02为模具本体，01为模具预留孔，上述模具宽度与长度为30mm—1000mm的模具中进行冷冻，使其冷冻成固体，并进行干燥处理，直至形成孔洞直径为20um-1000um，深度为5—20cm冷冻块体，去除所述模具，得到该冷冻块体。

作为一种较优的实施方式，如上述步骤S102所述“向所述孔洞中注入氧化石墨烯水溶液，形成有取向的氧化石墨烯纤维丝后，进行真冷冻并干燥处理，直至获得完整的氧化石墨基气凝胶块体”的具体过程，包括：

向所述孔洞中注入浓度为1—16mg/g的氧化石墨烯水溶液，形成有取向的氧化石墨烯纤维丝；如图2所示的，为形成的纤维SEM微观形貌图；

在真空度为0.01-10pa的真空环境，温度条件为-10-0℃之间对所述氧化石墨烯纤维丝进行冷冻，以及进行12—144h的真空干燥，直至获得完整的氧化石墨基气凝胶块体。

作为一种较优的实施方式，如上述步骤S103所述“将氧化石墨基气凝胶依次经过低、中、高温还原得到碳基气凝胶块体”的具体过程，具体包括以下低、中、高三个阶段的还原，具体的包括，将氧化石墨基气凝胶，经过100-500℃，升度0.1℃/min-5℃/min之间，保温时间控制在30min—360min的低温还原，再经过600-1500℃，升温速率控制在1℃/min-10℃/min之间，保温时间控制在30min—360min的中温还原，再经过1600-3200℃之间，升温速率控制在5℃/min-30℃/min之间，保温时间控制在30min—360min的高温还原，得到所述碳基气凝胶块体。

作为一种较优的实施方式，如上述步骤S104所述“将所述碳基气凝胶块体真空浸泡在弹性高分子材料溶液中，进行加压加热烘干硫化，得到弹性的碳基块体”的具体过程，包括在真空度为0.1-10pa的环境中，将所述碳基气凝胶块体置于有机硅胶或者聚氨酯橡胶中，进行真空浸泡1—24h，直到弹性高分子完全进入到碳基气凝胶块状中；在0.1Mpa-20Mpa压力环境中，和100-200℃环境温度中，进行加压加热烘干硫化处理，得到密度在0.1—0.8g/cm3之间的所述弹性的碳基块体。

作为一种较优的实施方式，如上述步骤S105所述“所述将所述弹性的碳基块体切割成一定厚度的碳基热界面材料”的具体过程，包括将所述弹性的碳基块体，通过激光切割或分切机切割或线切割或微孔道切割方式，切割成厚度为100um-5000um的碳基热界面材料薄膜。

在一具体实施方式中，一种弹性碳基热界面材料制备方法，按照氧化石墨与氧化石墨烯质量比为3:1的比例，将1L浓度为30mg/g的氧化石墨溶液与1L浓度为10mg/g的氧化石墨烯溶液混合，配置成2L的混合溶液；

将调配好2L的溶液灌入长20cm，宽10cm，深度为10cm，中间柱子直径为200um的预制模具中，其中上述模具如图3和图4所示，采用液氮冷冻成固体，拿掉模具，形成多个细小孔洞的冷冻块体；

然后在预制的孔洞中，用针管注入浓度为5mg/g氧化石墨烯水溶液，形成有取向的氧化石墨烯纤维丝，如图2所示的，为形成的纤维SEM微观形貌图；然后将块体放入真空冷冻干燥腔体，真空度控制在0.1pa左右连续抽真空，温度控制在0℃，经过36h后，干燥完成后得到完整的氧化石墨基气凝胶块体；

将干燥完成后的氧化石墨基气凝胶分别低、中、高温还原，低温温度控制在500℃，升温速率控制在5℃/min之间，保温时间控制在30min；中温还原温度控制在600℃，升温速率控制在1℃/min之间，保温时间控制在360min；高温还原温度控制在3200℃之间，升温速率控制在5℃/min之间，保温时间控制在360min；

将碳基气凝胶块状体真空浸泡在聚氨酯橡胶溶液中，参照图6所示，进一步地，浸泡时间控制24h，真空度控制在10pa之间，直到弹性高分子完全进入到碳基气凝胶块状中；进一步地，对浸泡好的碳基气凝胶块体，加压烘干硫化，压力控制在0.1Mpa，温度控制在100℃最终块体密度控制在0.1g/cm3；

参照图5所示，最后将灌入了弹性高分子的块状采用线切割切成一定200um厚度的热界面材料；

经过测试，该弹性碳基热界面材料，垂直导热率为45W/(m*k)，压缩回弹性为95％，测试的整体热阻，为0.044k*cm2/W。

实施例3

一种弹性碳基热界面材料制备方法，其中，如上述步骤S101“将配置好的氧化石墨和氧化石墨烯混合溶液，转移至预制的模具中进行冷冻，直至形成具有多个细小孔洞的冷冻块体，去除所述模具”的具体过程包括：

配置氧化石墨和氧化石墨烯的干料质量比为3:1-1:10的混合溶液，具体地，将浓度为5—20mg/g的氧化石墨溶液，和浓度为1—20mg/g氧化石墨烯溶液进行混合，配置成氧化石墨溶液与氧化石墨烯溶液的干料质量比为3:1-1:10的混合溶液；

将所述混合溶液灌入宽度与长度为30mm—1000mm的模具中，进行0.5—24h快速冷冻，真空干燥处理，直至形成孔洞直径为20um-1000um，深度为5—20cm冷冻块体。

作为一种较优的实施方式，如上述步骤S104所述“将所述碳基气凝胶块体真空浸泡在弹性高分子材料溶液中，进行加压加热烘干硫化，得到弹性的碳基块体”的具体过程，包括在真空度为0.1-10pa的环境中，将所述碳基气凝胶块体置于聚二甲基环硅氧烷、聚二甲基硅氧烷、α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷、聚二苯基硅氧烷、α,ω-二羟基聚甲基(3,3,3-三氟丙基)硅氧烷、氰基硅氧基硅烷或α,ω-二乙基聚二甲基硅氧烷中的一种或多种混合溶液中，进行真空浸泡1—24h，直到弹性高分子完全进入到碳基气凝胶块状中；在0.1Mpa-20Mpa压力环境中，和100-200℃环境温度中，进行加压加热烘干硫化处理，得到密度在0.1—0.8g/cm3之间的所述弹性的碳基块体。

在一具体实施方式中，一种弹性碳基热界面材料制备方法，按照氧化石墨与氧化石墨烯质量比为1:2的比例，将1L浓度为10mg/g的氧化石墨溶液与2L浓度为10mg/g的氧化石墨烯溶液混合，配置成3L的混合溶液；

将调配好3L的溶液灌入长20cm，宽20cm，深度为10cm，中间柱子直径为500um的预制模具中，其中上述模具如图3和图4所示，采用液氮冷冻成固体，拿掉模具，形成多个细小孔洞的冷冻块体；

然后在预制的孔洞中，用针管注入浓度为10mg/g氧化石墨烯水溶液，形成有取向的氧化石墨烯纤维丝，如图2所示的，为形成的纤维SEM微观形貌图；然后将块体放入真空冷冻干燥腔体，真空度控制在0.1pa左右连续抽真空，温度控制在0℃，经过72h后，干燥完成后得到完整的氧化石墨基气凝胶块体；

将干燥完成后的氧化石墨基气凝胶分别进行低、中、高温三个阶段的还原，其中，低温温度控制在200℃，升温速率控制在5℃/min之间，保温时间控制在30min；中温还原温度控制在1500℃，升温速率控制在1℃/min之间，保温时间控制在360min；高温还原温度控制在3000℃之间，升温速率控制在5℃/min之间，保温时间控制在360min；

将碳基气凝胶块状体真空浸泡在聚二甲基硅氧烷溶液中，进一步地，浸泡时间控制24h，真空度控制在0.1pa之间，直到弹性高分子完全进入到碳基气凝胶块状中；进一步地，对浸泡好的碳基气凝胶块体，加压烘干硫化，压力控制在1Mpa，温度控制在120℃最终块体密度控制在0.2g/cm3；

最后将灌入了弹性高分子的块状采用线切割切成一定150um厚度的热界面材料。

经过测试，该弹性碳基热界面材料，垂直导热率为50W/(m*k)，压缩回弹性为90％，测试的整体热阻，为0.03k*cm2/W。

实施例4

本实施例提供一种弹性碳基热界面材料制备方法，具体实施步骤，与实施例2中的具体实施方式类似，不同点在于，本实施例中模具中仅仅为一个方块模具，没有孔洞预留，从而没有往孔洞中注入形成取向的氧化石墨烯纤维的步骤；其通过线切割切成200um厚度的热界面材料。

通过测试，该弹性碳基热界面材料垂直导热率为5W/(m*k)，压缩回弹性为90％，测试的整体热阻为0.4k*cm2/W。

本申请中，垂直竖切了具有取向的石墨烯纤维，并且周围的固定基底是具有一定取向的石墨基气凝胶，并非全部的石墨均热膜，一定程度上也发挥出了基底在垂直方向的导热能力，另外碳基气凝胶方块会热压压实到一定密度，可以充分发挥石墨烯水平导热能力向垂直导热的转变，最终使得其垂直导热能力可以达到40W/(m*k)以上。

实施例5

本实施例提供一种弹性碳基热界面材料，其由上述制备方法制得，上述弹性碳基热界面材料厚度为100um-5000um，其垂直导热能力至少达到40W/(m*k)，且当压缩率为30％或以上时，其回弹率可为90％以上。

通过在利用在垂直方向增加石墨基碳纤维，并且在多孔的泡沫块体中增加了弹性体，从而可以压缩30％以上的条件下，回弹率可以达到90％以上，并且垂直导热率可以达到40W/(m*K)以上。是一种弹性高导热性能的热界面材料，可以有效解决芯片散热问题。

该弹性碳基热界面材料可应用于燃料电池气体扩散层，其相对于传统的碳纤维制备的燃料电池气体扩散层成本更低，而且其导电性也会增加，最终形成的燃料电池开路电压最终形成了一种高导电、疏水、均匀多孔和有柔韧性优异性能的燃料电池气体扩散层。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明所提供的一种弹性碳基热界面材料及其制备方法，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种弹性碳基热界面材料制备方法，其特征在于，包括：

将配置好的氧化石墨和氧化石墨烯混合溶液，转移至预制的模具中进行冷冻，直至形成具有多个细小孔洞的冷冻块体，去除所述模具；

向所述孔洞中注入氧化石墨烯水溶液，形成有取向的氧化石墨烯纤维丝后，进行真冷冻并干燥处理，直至获得完整的氧化石墨基气凝胶块体；

将氧化石墨基气凝胶依次经过低、中、高温还原得到碳基气凝胶块体；

将所述碳基气凝胶块体真空浸泡在弹性高分子材料溶液中，进行加压加热烘干硫化，得到弹性的碳基块体；

将所述弹性的碳基块体切割成一定厚度的碳基热界面材料。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述将配置好的氧化石墨和氧化石墨烯混合溶液，转移至预制的模具中进行冷冻，直至形成具有多个细小孔洞的冷冻块体，去除所述模具，包括：

配置氧化石墨和氧化石墨烯的干料质量比为3:1-1:10的混合溶液；

将所述混合溶液灌入宽度与长度为30mm—1000mm的模具中，进行冷冻和干燥处理，直至形成孔洞直径为20um-1000um，深度为5—20cm冷冻块体，去除所述模具。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述配置氧化石墨和氧化石墨烯的干料质量比为3:1-1:10的混合溶液，包括：

将浓度为5—20mg/g的氧化石墨溶液，和浓度为1—20mg/g氧化石墨烯溶液进行混合，配置成氧化石墨溶液与氧化石墨烯溶液的干料质量比为3:1-1:10的混合溶液。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述将所述混合溶液灌入宽度与长度为30mm—1000mm的模具中，进行冷冻和干燥处理，直至形成孔洞直径为20um-1000um，深度为5—20cm冷冻块体，包括：

将所述混合溶液灌入宽度与长度为30mm—1000mm的模具中，进行0.5—24h快速冷冻，真空干燥处理，直至形成孔洞直径为20um-1000um，深度为5—20cm冷冻块体。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述向所述孔洞中注入氧化石墨烯水溶液，形成有取向的氧化石墨烯纤维丝后，进行真冷冻并干燥处理，直至获得完整的氧化石墨基气凝胶块体，包括：

向所述孔洞中注入浓度为1—16mg/g的氧化石墨烯水溶液，形成有取向的氧化石墨烯纤维丝；

在真空度为0.01-10pa，温度为-10-0℃之间对所述氧化石墨烯纤维丝进行冷冻，以及进行12—144h的真空干燥，直至获得完整的氧化石墨基气凝胶块体。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述将氧化石墨基气凝胶依次经过低、中、高温还原得到碳基气凝胶块体，包括：

将氧化石墨基气凝胶，经过100-500℃，升度0.1℃/min-5℃/min之间，保温时间控制在30min—360min的低温还原，

再经过600-1500℃，升温速率控制在1℃/min-10℃/min之间，保温时间控制在30min—360min的中温还原，

再经过1600-3200℃之间，升温速率控制在5℃/min-30℃/min之间，保温时间控制在30min—360min的高温还原，得到所述碳基气凝胶块体。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述将所述碳基气凝胶块体真空浸泡在弹性高分子材料溶液中，进行加压加热烘干硫化，得到弹性的碳基块体，包括：

真空度为0.1-10pa的环境中，将所述碳基气凝胶块体置于有机硅胶或者聚氨酯橡胶中，真空浸泡1—24h，直到弹性高分子完全进入到碳基气凝胶块状中；

在0.1Mpa-20Mpa压力环境中，和100-200℃环境温度中，进行加压加热烘干硫化处理，得到密度在0.1—0.8g/cm3之间的所述弹性的碳基块体。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述将所述碳基气凝胶块体置于有机硅胶或者聚氨酯橡胶中，包括：

将所述碳基气凝胶块体置于聚二甲基环硅氧烷、聚二甲基硅氧烷、α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷、聚二苯基硅氧烷、α,ω-二羟基聚甲基(3,3,3-三氟丙基)硅氧烷、氰基硅氧基硅烷或α,ω-二乙基聚二甲基硅氧烷中的一种或多种组合中。

9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述将所述弹性的碳基块体切割成一定厚度的碳基热界面材料，包括：

将所述弹性的碳基块体，通过激光切割或分切机切割或线切割或微孔道切割方式，切割成厚度为100um-5000um的碳基热界面材料薄膜。

10.一种弹性碳基热界面材料，其特征在于，所述弹性碳基热界面材料由权利要求1至9中任一项所述的制备方法制得，所述弹性碳基热界面材料厚度为100um-5000um，其垂直导热能力至少达到40W/(m*k)，且当压缩率为30％或以上时，其回弹率可为90％以上。