一种广泛应用高导热系数的导热材料的制作方法

1.本发明涉及导热材料技术领域，具体为一种广泛应用高导热系数的导热材料。


背景技术：

2.导热材料是一种新型工业材料。这些材料是近年来针对设备的热传导要求而设计的，性能优异、可靠。它们适合各种环境和要求，对可能出现的导热问题都有妥善的对策，对设备的高度集成，以及超小超薄提供了有力的帮助，该导热产品已经越来越多的应用到许多产品中，提高了产品的可靠性。随着科技的不断进步和工业的不断发展，高导热系数材料在电子、光学、航空航天、汽车、新能源等领域中的应用越来越广泛。目前，市场上已有很多种高导热系数材料，如金属、陶瓷、复合材料等。然而，这些材料存在一些缺点，如重量大、成本高、制备难度大等。为此，需要设计相应的技术方案给予解决。


技术实现要素：

3.(一)解决的技术问题
4.针对现有技术的不足，本发明提供了一种广泛应用高导热系数的导热材料，解决了市场上多种高导热系数材料，存在一些重量大、成本高、制备难度大的技术问题。
5.(二)技术方案
6.为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种广泛应用高导热系数的导热材料，包括导热基体和导热纳米颗粒，其中导热基体为高导热系数材料，导热基体包括有石墨烯纳米片、热电石墨烯、碳纳米管、碳基超薄膜、镓砷化银、硼烯、黑磷、金刚石类陶瓷和金属有机框架材料；
7.导热纳米颗粒包括有相变储能颗粒、热磁性纳米颗粒、凝胶相变纳米颗粒、近红外光热转换纳米颗粒、热电材料纳米棒、振动发热纳米颗粒和同位素纳米颗粒；
8.以及导热填料和添加剂。
9.优选的，所述金刚石类陶瓷包括有氧化铝、氮化硼、氮化硅、氮化铝、氮化镓、氮化铟稀土、复合氮化物、氮化钴钢、氮化钛、氮化釕和铬金刚石。
10.优选的，所述导热纳米颗粒的粒径均为22nm-100um。
11.优选的，所述金属有机框架材料由金属离子和有机配体通过自组装形成的多孔材料。
12.优选的，所述金属离子包括有锌、铜、镍、铁或铝。
13.优选的，所述有机配体包括有苯二酸、三羧酸、吡啶或咪唑。
14.优选的，所述同位素纳米颗粒包括有金属同位素纳米颗粒、放射性同位素纳米颗粒或磁性同位素纳米颗粒。
15.优选的，所述金属同位素纳米颗粒包括有金、银、铜、铁或锌，放射性同位素纳米颗粒包括有碘、锶、钴或铯，磁性同位素纳米颗粒包括有铁、镍或钴。
16.(三)有益效果
17.该广泛应用高导热系数的导热材料，由于采用纳米颗粒作为导热剂，导热路径更短，导热效率更高，导热系数比传统材料提高了10倍以上，由于导热基体是高导热系数材料，具有更高的导热性能，可以更好地满足高导热性能要求的应用场景，制备方法简单，成本低廉，具有广泛的应用前景。
具体实施方式
18.下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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做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。
19.本发明实施例提供一种技术方案：一种广泛应用高导热系数的导热材料，包括导热基体和导热纳米颗粒，其中导热基体为高导热系数材料，导热基体包括有石墨烯纳米片、热电石墨烯、碳纳米管、碳基超薄膜、镓砷化银、硼烯、黑磷、金刚石类陶瓷和金属有机框架材料；
20.导热纳米颗粒包括有相变储能颗粒、热磁性纳米颗粒、凝胶相变纳米颗粒、近红外光热转换纳米颗粒、热电材料纳米棒、振动发热纳米颗粒和同位素纳米颗粒；
21.以及导热填料和添加剂。
22.进一步改进地，所述金刚石类陶瓷包括有氧化铝、氮化硼、氮化硅、氮化铝、氮化镓、氮化铟稀土、复合氮化物、氮化钴钢、氮化钛、氮化釕和铬金刚石。
23.进一步改进地，所述导热纳米颗粒的粒径均为22nm-100um。
24.导热纳米颗粒可以增加热传导界面的密度和面积，从而提高材料的热传导性能，对于热管理、散热等领域具有重要的应用价值；导热纳米颗粒具有较高的热导率，可显著提高材料的导热系数，从而在电子器件、能量存储等领域中具有广泛应用；导热纳米颗粒可以填充材料中的空隙，降低材料的热阻抗，从而提高热传导性能，对于电子器件、热管理等领域具有重要的应用价值；导热纳米颗粒可以增加材料的热稳定性，使其在高温环境下仍然具有优良的热传导性能，对于高温、高功率电子器件等领域具有重要的应用价值；导热纳米颗粒可以降低材料的热膨胀系数，从而减少材料在热膨胀过程中的应力和变形，提高材料的稳定性和可靠性。
25.进一步改进地，所述金属有机框架材料由金属离子和有机配体通过自组装形成的多孔材料。
26.进一步改进地，所述金属离子包括有锌、铜、镍、铁或铝。
27.进一步改进地，所述有机配体包括有苯二酸、三羧酸、吡啶或咪唑。
28.进一步改进地，所述同位素纳米颗粒包括有金属同位素纳米颗粒、放射性同位素纳米颗粒或磁性同位素纳米颗粒。
29.具体改进地，所述金属同位素纳米颗粒包括有金、银、铜、铁或锌，放射性同位素纳米颗粒包括有碘、锶、钴或铯，磁性同位素纳米颗粒包括有铁、镍或钴。
30.石墨烯是由碳原子组成的二维层状材料，导热系数最高可达5000w/m
·
k，石墨烯在散热、储能和纳米电子领域具有巨大的应用潜力，具有极高的热导率，石墨烯纳米片可以大大提高导热性能；碳纳米管是由碳原子组成的细长管状结构，导热系数可达3000-3500w/m·
k，碳纳米管可以用于制造超高性能散热材料、复合材料等，碳纳米管本身导热，通过构建碳纳米管有序阵列，可以产生预料不到的热导效果；镓砷化银(aggase2)是一种硒化物半导体材料，导热系数高达1000w/m
·
k，在光伏、光热和热电领域有所应用；硼烯是一种二维的硼原子单层材料，导热系数可达1900w/m
·
k，具有潜在的应用前景，例如用于热管理和热电器件；黑磷是一种具有多层结构的磷材料，导热系数可达200-250w/m
·
k，用于制造柔性电子设备、光电器件等；碳基超薄膜由多种碳原子构建的超薄膜材料，具有高导热系数和优异的力学性能，可以作为高效散热器件的基础材料；金刚石类陶瓷具有高导热系数(200-300w/m
·
k)，可应用于高温环境中的散热器件；金属有机框架材料由金属离子和有机配体通过自组装形成，具有高度定制性和多孔性，可用于调控热导效果；相变储能颗粒是含有相变材料的纳米颗粒，在相变过程中可以吸收和释放大量热量，用于热管理；热磁性纳米颗粒兼具磁性和热性能的纳米颗粒，可通过外加磁场进行热导控制；凝胶相变纳米颗粒是凝胶材料在相变时会释放或吸收热量，通过在纳米颗粒中引入凝胶组分可以调控热效应；近红外光热转换纳米颗粒可将近红外光吸收转换为热量，用于光热转换；热电材料纳米棒可直接将热量转换为电力，通过构建纳米棒的形式可以提高效率；振动发热纳米颗粒通过机械振动激发纳米颗粒，使其产生热量,以热释放的形式传递和管理热量；同位素纳米颗粒是含有放射性同位素的纳米颗粒，可通过射线衰变产生热量，用于特殊目的的热管理。
31.氮化硼具有超高热导率，与金刚石一致，但体积更轻，用于特殊高温环境；氮化镓是iii-v族半导体，具有超宽光谱吸收，高光致变色性，用于光热控制和光激发热释放；氮化铟稀土和稀土氮化物具有独特的热电性能，直接将热量转换为电力；复合氮化物可优选二元氮化物的性质，调控光热电磁性能，实现多功能集成；氮化钴钢(co3n)是一种互补磁场强的金属氮化物，具有超高的磁致热效应，实现热量的磁场调控；氮化钛是一种金属陶瓷，有着金属的导电性和陶瓷的高硬度，用于将电流直接转换为热量；氮化釕(u3n4)是一种放射性陶瓷材料，其衰变可以产生热量，同时呈现出金刚石的结构稳定性；铬金刚石(cr3c2)同属金刚石结构但具有金属性，实现特殊的热电耦合控制。
32.所述金属离子为二价或三价过渡金属离子，如锌、铜、镍、铁、铝等，具有较高的配位数，可与多个有机配体形成稳定的配位键；有机配体具有功能化基团和坐位基团的有机分子，如苯二酸、三羧酸、吡啶、咪唑等，通过它们的功能化基团与金属离子形成配位键，从而形成多种不同的配位模式和结构，坐位基团则决定了mofs的形貌和孔径大小；因此，金属离子和有机配体在mofs中具有不同的作用，金属离子提供了mofs的骨架，而有机配体则作为连接金属离子的桥梁，从而形成了多孔的结构，金属离子和有机配体的选择和配比可以调控mofs的孔径大小、孔隙度、表面积、化学稳定性等性质，从而使mofs在吸附、分离、储存等应用中具有广泛的应用前景。
33.金属同位素纳米颗粒包括金、银、铜、铁、锌等金属同位素纳米颗粒，在生物医学、环境监测等领域有着广泛的应用；放射性同位素纳米颗粒包括碘、锶、钴、铯等放射性同位素纳米颗粒，用于放射性药物治疗、肿瘤治疗等领域；磁性同位素纳米颗粒包括铁、镍、钴等磁性同位素纳米颗粒，在生物医学、环境监测等领域有着广泛的应用，用于磁共振成像(mri)、磁性分离、污染物检测等；同位素纳米颗粒可以通过表面修饰等方法改善其生物相容性，用于生物医学领域中的药物递送、生物成像等应用；同位素纳米颗粒可以通过改变其表面化学性质，增加其稳定性，从而在环境监测、纳米传感等领域中有广泛的应用；同位素
纳米颗粒具有不同的同位素标记，可以通过选择不同的同位素标记，实现对不同物质的选择性检测和分离；同位素标记的纳米颗粒具有较高的检测灵敏度，可以用于高灵敏度的检测和分析，如核素探测、微量元素分析等领域；同位素纳米颗粒在生物医学、环境监测、能源材料等领域均有着广泛的应用前景，如用于肿瘤治疗、放射性污染治理、电池材料等；同位素纳米颗粒具有较好的生物相容性、稳定性、选择性、检测灵敏度以及更广泛的应用领域等优势，是一种具有潜在应用前景的新型纳米材料。
34.以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点,对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
35.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

技术特征：
1.一种广泛应用高导热系数的导热材料，其特征在于，包括导热基体和导热纳米颗粒，其中导热基体为高导热系数材料，导热基体包括有石墨烯纳米片、热电石墨烯、碳纳米管、碳基超薄膜、镓砷化银、硼烯、黑磷、金刚石类陶瓷和金属有机框架材料；导热纳米颗粒包括有相变储能颗粒、热磁性纳米颗粒、凝胶相变纳米颗粒、近红外光热转换纳米颗粒、热电材料纳米棒、振动发热纳米颗粒和同位素纳米颗粒；以及导热填料和添加剂。2.根据权利要求1所述的一种广泛应用高导热系数的导热材料，其特征在于：所述金刚石类陶瓷包括有氧化铝、氮化硼、氮化硅、氮化铝、氮化镓、氮化铟稀土、复合氮化物、氮化钴钢、氮化钛、氮化釕和铬金刚石。3.根据权利要求1所述的一种广泛应用高导热系数的导热材料，其特征在于：所述导热纳米颗粒的粒径均为22nm-100um。4.根据权利要求1所述的一种广泛应用高导热系数的导热材料，其特征在于：所述金属有机框架材料由金属离子和有机配体通过自组装形成的多孔材料。5.根据权利要求4所述的一种广泛应用高导热系数的导热材料，其特征在于：所述金属离子包括有锌、铜、镍、铁或铝。6.根据权利要求4所述的一种广泛应用高导热系数的导热材料，其特征在于：所述有机配体包括有苯二酸、三羧酸、吡啶或咪唑。7.根据权利要求1所述的一种广泛应用高导热系数的导热材料，其特征在于：所述同位素纳米颗粒包括有金属同位素纳米颗粒、放射性同位素纳米颗粒或磁性同位素纳米颗粒。8.根据权利要求7所述的一种广泛应用高导热系数的导热材料，其特征在于：所述金属同位素纳米颗粒包括有金、银、铜、铁或锌，放射性同位素纳米颗粒包括有碘、锶、钴或铯，磁性同位素纳米颗粒包括有铁、镍或钴。

技术总结
本发明涉及导热材料技术领域，公开了一种广泛应用高导热系数的导热材料，包括导热基体和导热纳米颗粒，其中导热基体为高导热系数材料，导热基体包括有石墨烯纳米片、热电石墨烯、碳纳米管、碳基超薄膜、镓砷化银、硼烯、黑磷、金刚石类陶瓷和金属有机框架材料；导热纳米颗粒包括有相变储能颗粒、热磁性纳米颗粒、凝胶相变纳米颗粒、近红外光热转换纳米颗粒、热电材料纳米棒、振动发热纳米颗粒和同位素纳米颗粒；以及导热填料和添加剂，由于采用纳米颗粒作为导热剂，导热路径更短，导热效率更高，导热系数比传统材料提高了10倍以上，由于导热基体是高导热系数材料，具有更高的导热性能，可以更好地满足高导热性能要求的应用场景。更好地满足高导热性能要求的应用场景。


技术研发人员：张立伟
受保护的技术使用者：苏州微晶电子有限公司
技术研发日：2023.06.12
技术公布日：2023/9/9