技術領域

本發(fā)明屬于散熱材料設計制備領域，具體涉及一種可產業(yè)化的石 墨烯散熱結構及相應器件。

背景技術

目前，常用的散熱材料為金屬，但隨著相應儀器的精密化、小型 化，傳統(tǒng)的金屬散熱材料已很難滿足相應儀器的散熱要求。特別是對 于精密化、小型化的儀器而言，金屬散熱材料的體積過大，導致了儀 器的生產成本升高。

隨著新材料研發(fā)的不斷深入，石墨烯由于其優(yōu)異的散熱性能，受 到人們的普遍關注，并用其設計了多種散熱結構。

如今，已有的技術大致分為如下幾種：

(1)在發(fā)熱元件上涂覆石墨烯漿料；

(2)將石墨烯制成薄膜并與導熱膠黏劑結合；

(3)在石墨烯薄膜底部放置金屬薄膜，并將金屬薄膜與熱源接 觸。

不過，上述幾種方案相應的具有如下缺點：

(1)散熱效果不明顯；

(2)和(3)、散熱結構的使用壽命短，長時的散熱穩(wěn)定性差； 所得散熱結構的良品率低，難以工業(yè)化。

因此，本領域亟需一種解決上述問題的散熱結構，使其可以工業(yè) 化的生產，并很好的用于包括電子產品、電器產品(尤其在燈具、空 調和冰箱的應用上)、照明器材等設備上。

發(fā)明內容

針對現(xiàn)有技術的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種可產業(yè)化的石 墨烯散熱結構，所述散熱結構包括第一薄層、石墨烯薄膜層、第二薄 層；所述第一薄層為金屬/非金屬薄層，所述第二薄層為金屬薄層； 其中，石墨烯薄膜層位于第一薄層和第二薄層之間，第一薄層、石墨 烯薄膜層和第二薄層通過壓制成型；第一薄層與熱源緊密接觸，且為 部分鏤空結構，鏤空部分在熱源發(fā)熱部分正下方，且第一薄層與熱源 發(fā)熱部分有一定的相互重疊區(qū)域。

本發(fā)明所述的“可工業(yè)化”意為制備時良品率好、可穩(wěn)定的長時 使用。

上述“制備時良品率好”意為所得一批或者多批產品中，具有優(yōu) 秀散熱功能的產品占生產產品總數(shù)的比例高。

本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，當在產業(yè)規(guī)模上制備現(xiàn)有技術設計的散熱 結構時，良品率很難保證。可能的原因在于現(xiàn)有的散熱結構在制備時， 往往較為復雜，難以保證大批量生產；而實際上各個產品的性能又都 是優(yōu)異的，那可能更為重要的原因在于，所設計的散熱結構本身是不 利于發(fā)揮石墨烯的優(yōu)良性能。

申請?zhí)枮?01320297826.X的中國專利公布了一種石墨烯金屬散 熱片。其與本發(fā)明的區(qū)別在于其直接將金屬片與熱源接觸，并在石墨 烯薄膜上涂覆一層導熱膠黏劑。該專利通過金屬在各向同性上的導熱 均勻性和石墨烯的熱輻射性能，獲得了具有較好散熱性能的散熱結 構。同時，導熱膠黏劑用于與電子產品外殼相連。

本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，該專利實際上的散熱效果并不令人滿意， 更為重要的是，在制備金屬片-石墨烯薄膜-導熱膠黏劑散熱結構時， 所得良品率很低，達不到產業(yè)化生產要求。經(jīng)過反復摸索，發(fā)明人發(fā) 現(xiàn)，該專利的散熱結構沒有充分利用石墨烯的散熱特點。

當采用本發(fā)明的方案，將第一薄層中與熱源發(fā)熱部分做成鏤空， 使得石墨烯薄膜直接與熱源接觸，同時利用另一層金屬薄層(第二薄 層)覆蓋石墨烯薄膜，并對這三層結構進行壓制后，可以獲得十分優(yōu) 異的散熱效果。

本發(fā)明的散熱機制可能在于，本發(fā)明的散熱結構使得石墨烯直接 與熱源接觸，然后利用石墨烯優(yōu)異的橫向散熱性能將熱量散發(fā)出去。 第一薄層具有密封和輔助導熱功能，第二薄層具有輔助導熱和散熱功 能。

通過研究發(fā)現(xiàn)，申請?zhí)枮?01320297826.X的中國專利難以工業(yè) 化，如本發(fā)明的對比實施例所示，該專利的生產良品率和長時使用穩(wěn) 定性均不如人意?？赡艿脑蛟谟谄湓陂L時間使用后，石墨烯薄膜容 易掉粉，導致散熱性能顯著下降。另外，石墨烯粉是一種高導電粉末， 掉粉后，不利于安全。

優(yōu)選的，所述散熱結構還包括至少一層散熱漿料層，所述散熱漿 料層位于第二薄層的外側。更優(yōu)選的，所述散熱漿料為石墨烯漿料。

作為優(yōu)選方案，所述散熱漿料層的厚度為0.010mm～0.050mm。

優(yōu)選的，第一薄層為非金屬薄層時，其厚度為0.1mm～1.5mm； 所述非金屬包括PVC或ABS等；所述第一薄層為金屬薄層時，金屬 薄層的厚度為0.005mm～0.05mm，所述第二薄層的厚度為0.005mm～ 0.05mm；優(yōu)選的，所述第一薄層和/或第二薄層中的金屬包括銅、鋁、 銀、金、錫或鉛等，性價比最好的為銅

所述石墨烯薄膜層的厚度為0.012mm～1mm。