Technology center

技术中心

一种柔性膨胀石墨及其制备方法和应用

本技术属于碳材料领域,具体涉及一种新型柔性膨胀石墨的制备方法及应用。该方法节约能源,反应条件简单,不引入重金属离子,无毒无害无污染,所制膨胀石墨柔性及导热性能好。
低温膨胀 柔性 无污染 节约能源 导热性
  • 合作方式:技术转让、技术开发、技术合作
  • 合作价格:面议
  • 专利资质:正在授权
  • 交付形式:技术包
  • 应用领域:柔性电子设备、智能电子设备(手机、电脑、LED灯外壳)
方案详情
01技术背景

随着柔性电子设备的发展,其包含的微型处理器由于计算速度快,功率高极易形成高温热点,迫使处理器降频工作,使得电子设备的性能大大的受到限制,所以散热薄膜的需求也随之受到了广泛的关注。

一般散热薄膜是金属铜薄膜,但由于铜的导热较低(401 W/mK),密度较大(8.96 g/cm3),并且其韧性很差而不适合现在柔性电子器件的应用。石墨薄膜材料由于其导热较高(>500 W/mK),密度较低(<2.2 g/cm3)。且具有一定的柔性而受到了广泛的关注。

其中膨胀石墨,由于其制备工艺简单并且氧化程度较低而具有很高的导热导电性能,被工业上广泛应用。但是现在广泛采用的膨胀石墨的制备方法是使用硝酸,硫酸,醋酸,微量高锰酸钾对原始石墨进行插层,高温使插层剂分解产生气体制备膨胀石墨。该方法分解产生有毒气体二氧化硫,二氧化氮,并且含有重金属锰,膨胀的时候需要较高的温度,通常高于500℃。污染环境,制备条件较为苛刻,并且插层和膨胀是两个独立步骤,洗涤较为困难,消耗大量水。更重要的是该方法制备的膨胀石墨片层为刚性的,没有任何褶皱,得到的膨胀石墨薄膜很脆,不能应用于柔性电子器件而极大的限制了它在下一代柔性电子器件的发展,所以,通过简单绿色的方法制备柔性膨胀石墨粉末成为一个亟待解决的问题。

针对上述缺陷,本技术提供一种柔性膨胀石墨,其在石墨粉末表面引入褶皱来极大的提升了膨胀石墨粉末的柔性。从而使得膨胀石墨能在下一代柔性电子器件中取得应用创新可能。



02技术优势

该技术优势如下:

1、插层和膨胀同时进行,相比于传统膨胀石墨插层和膨胀分开进行的方法,更加节约能源,处理方法更加简单。

2、相比于传统膨胀石墨制备中要使用高温促进插层剂的分解,一般大于500℃,该技术可以将膨胀温度控制在室温(25℃)~100℃左右,可控,方便。

3、相较于传统膨胀石墨高温处理脱去官能团极难在水里进行分散和剥离,该技术制备的膨胀石墨具有一定的氧化程度能在水里进行剥离,绿色环保。

4、相比于高锰酸钾引入的含氧官能团,该技术引入的含氧官能团极易除去,使得该法制备的膨胀石墨能极大的恢复导热导电性能。

5、相比于高锰酸钾等氧化剂,该技术不引入重金属离子,无毒无害,降低对环境的污染。

6、相较于使用传统的硫酸作为插层剂,膨胀剂释放大量二氧化硫等有毒气体,该技术只释放氧气,氮气,大大降低对环境污染和设备的腐蚀。

7、本技术所得柔性膨胀石墨可用于制备膨胀石墨薄膜或片材或与热塑性树脂共混制备导热和/或导电复合材料。






03技术指标

1、导电性能2977 S/cm ;导热性能 854 W/mK

2、反复折叠性能:

21-1.jpg

图1 反复折叠性能


3、柔性:甚至能折叠成千纸鹤

21-2.jpg

图2 柔性展示图


4、褶皱结构示意图:传统可膨胀石墨片是很平整的刚性结构,而利用本发明方法所得柔性膨胀石墨的表面含有很多褶皱。这种特殊的褶皱结构就可以赋予膨胀石墨薄膜很好的柔韧性,是普通膨胀石墨不具有的。

21-3.png

图3 SEM图

04技术应用

用于手机、电脑后背散热垫片,LED灯外壳辅助散热装置以及目前热门的柔性电子设备领域

相关推荐