论文部分内容阅读
随着信息产业和便携式电子产品的快速发展,微电子元器件和功率器件集成度将更高、尺寸更小,高电流和高热流密度对导热材料的散热性能也将提出更高要求,散热已成为电子行业继续发展的技术瓶颈。石墨膜材料具有优异的导电性能和导热性能,微晶石墨片层方向导热系数可达2000W/m·K以上,加之其热膨胀系数小,密度低,如果能得到广泛应用,将不仅能缓解金属导热材料的短缺,也将能解决微电子元器件和功率器件的散热问题。因此,本论文将采用化学提纯和石墨压延方法制备柔性石墨膜导热材料,主要对高纯度膨胀石墨的制备和石墨压延工艺条件对柔性石墨膜导热性能的影响进行了研究。首先,采用化学提纯结合正交试验设计,研究了高纯度和高倍体积膨胀石墨的制备方法；研究发现以鳞片石墨、高氯酸和A制备HC1O4-石墨层间化合物,影响膨胀石墨体积的因素从高到低依次是插层反应温度、A的质量、插层反应时间和高氯酸的质量；通过条件优化,膨胀石墨的体积和含碳量能够达到387mL/g和98.65%；采用XPS表征鳞片石墨、HC1O4-GIC和膨胀石墨化学元素组成,探讨了HC1O4-GIC形成过程及膨胀机理；研究发现HC1O4-GIC的形成是高氯酸氧化石墨表面或边缘碳原子并与其形成化合物的过程,HC1O4-GIC的膨胀是高氯酸高温瞬间分解和气体膨胀导致石墨层间距快速打开造成的；其次,采用热压预成型结合石墨压延工艺,研究了高导热系数柔性石墨膜的制备方法；研究发现膨胀石墨体积、鳞片石墨颗粒大小以及碳含量、厚度和密度都会对柔性石墨膜导热系数产生较大影响,导热系数具有高各向异性；当压延工艺条件最优时,柔性石墨膜面向导热系数可达到486W/m·K;最后,采用SEM、XRD和Raman研究了膨胀石墨和柔性石墨膜的微观组织、晶体取向和表面碳原子有序性；研究发现：膨胀石墨是微晶石墨薄片构成的网状结构,石墨结晶程度、微晶取向和表面碳原子有序排列程度较低；柔性石墨膜微观组织具有各向异性,结晶程度、微晶取向较高,表面碳原子有序排列程度接近鳞片石墨,综合说明柔性石墨膜有较高的导热性能和导热系数表现出高各向异性的原因；电阻率、热阻和拉伸强度测量结果表明：柔性石墨膜具有低热阻和电阻率等优良特点,但拉伸强度较弱。