中國(guó)粉體網(wǎng)訊 目前石墨產(chǎn)業(yè)存在產(chǎn)品檔次低、產(chǎn)業(yè)鏈較短、精深加工比例較低、生產(chǎn)要素成本較高等問題。是石墨不好用？還是用不好石墨？高校、企業(yè)究竟應(yīng)該如何高效、快速的攻克研發(fā)難題？

今天我們向哈工大學(xué)習(xí)一下，先研究，再務(wù)實(shí)研發(fā)。

哈工大——電子封裝材料用石墨復(fù)合材料改性研究

隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，各類電子器件不斷朝著高集成化、微型化及高功率化的方向發(fā)展，這會(huì)導(dǎo)致其熱流密度不斷增加。為防止器件過熱失效，需將熱量及時(shí)轉(zhuǎn)移排出，這對(duì)封裝材料的散熱能力提出了更高的需求。然而現(xiàn)有的封裝材料，如鋁、銅、鋁碳化硅等，其熱導(dǎo)率較低，無法滿足密集電子器件的散熱需求。目前市場(chǎng)正在尋求一種可以大規(guī)模制備，成本低廉，具有較高的導(dǎo)熱性能及熱膨脹系數(shù)與芯片相匹配的新一代材料。

鱗片石墨呈現(xiàn)片層結(jié)構(gòu)，具有良好的耐高溫、導(dǎo)電、導(dǎo)熱、潤(rùn)濕、可塑性以及耐酸堿腐蝕的性能。但由于鱗片石墨與常見的金屬基體之間的化學(xué)潤(rùn)濕性差，形成的界面結(jié)合僅為機(jī)械結(jié)合，因此存在界面結(jié)合差的問題。這一方面導(dǎo)致了當(dāng)材料整體承載載荷時(shí)，鱗片石墨會(huì)發(fā)生拔出脫落，造成材料結(jié)構(gòu)破壞甚至失效。另一方面，弱界面結(jié)合對(duì)基體與增強(qiáng)體間的熱傳遞會(huì)產(chǎn)生不利影響，致使復(fù)合材料整體的導(dǎo)熱性能下降。

研究表明，在鱗片石墨表面進(jìn)行鍍覆改性則可以有效改善復(fù)合材料的界面結(jié)合情況，從而提升復(fù)合材料的導(dǎo)熱/綜合性能。此外，有理論表明鍍層的厚度也同樣會(huì)對(duì)復(fù)合材料的熱導(dǎo)率產(chǎn)生影響，相對(duì)來說，薄的碳化物鍍層將具有低的界面熱阻，有利于提升復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能。因此如何制備出薄且有效的鍍層是提升復(fù)合材料熱導(dǎo)率的關(guān)鍵，但是目前在這方面仍存在碳化物涂層較厚，覆蓋度較低，厚度不均勻，厚度無法調(diào)控等問題。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)公布了一種熔鹽法在鱗片石墨表面制備碳化物鍍層的方法。為了解決現(xiàn)有的在鱗片石墨表面鍍覆碳化物涂層的方法存在碳化物涂層較厚，覆蓋度較低、厚度不均勻、厚度無法調(diào)控等問題。

本發(fā)明濕混控制鱗片石墨表面鍍層金屬含量及分布，在高溫熔鹽環(huán)境中進(jìn)行反應(yīng)，最終可以在鱗片石墨表面制備出具有覆蓋度高、厚度薄、分布均勻、形貌可調(diào)節(jié)的納米級(jí)碳化物層，實(shí)現(xiàn)了鍍層在鱗片石墨表面平整及缺陷處的全覆蓋。可以通過調(diào)整工藝參數(shù)如金屬含量、鍍覆時(shí)間、鍍覆溫度等實(shí)現(xiàn)對(duì)鍍層厚度的調(diào)節(jié)，從而滿足高導(dǎo)熱鱗片石墨增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料增強(qiáng)體需要。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)公布了一種高焊接性的表面改性高熱導(dǎo)石墨片及其制備方法。該方法包括：在高熱導(dǎo)石墨片的上表面鍍鉻層；在所述鉻層上蒸鍍硅層，得到高熱導(dǎo)石墨片層狀結(jié)構(gòu)；將所述高熱導(dǎo)石墨片層狀結(jié)構(gòu)進(jìn)行真空熱處理后，冷卻至室溫，得到高焊接性的表面改性高熱導(dǎo)石墨片。

本發(fā)明提供的表面改性高熱導(dǎo)石墨片，通過在高熱導(dǎo)石墨片表面依次鍍鉻層和硅層，解決了金屬鋁不能對(duì)高熱導(dǎo)石墨進(jìn)行有效潤(rùn)濕而影響金屬鋁與高熱導(dǎo)石墨焊接結(jié)合強(qiáng)度的問題，還能有效降低金屬鋁與高熱導(dǎo)石墨焊接時(shí)焊接界面開裂的風(fēng)險(xiǎn)。

研究表明，在復(fù)合材料中鱗片石墨能夠充分發(fā)揮導(dǎo)熱特性的關(guān)鍵在于實(shí)現(xiàn)鱗片石墨的定向排列，而鱗片石墨呈薄片狀、粒徑小、輕質(zhì)、易破碎，因此通過直接擠壓或震蕩在很難直接實(shí)現(xiàn)鱗片石墨的高度取向性，這也成為目前鱗片石墨/銅復(fù)合材料制備中的需要解決的關(guān)鍵問題。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)公布了一種高導(dǎo)熱鱗片石墨/銅復(fù)合材料的制備方法，涉及一種鱗片石墨/銅復(fù)合材料的制備方法。為了解決現(xiàn)有的銅和鱗片石墨之間存在化學(xué)惰性且潤(rùn)濕性較差、以及鱗片石墨的定向排列困難的問題。

本發(fā)明首先將鱗片石墨預(yù)處理，然后通過熔鹽法在鱗片石墨表面鍍覆納米級(jí)碳化鉻鍍層，以液相擠壓的方式獲得高取向性鱗片石墨預(yù)制體，最后通過氣壓浸滲的方式制備出具有高致密度高取向性的鱗片石墨/銅復(fù)合材料，制備出的復(fù)合材料具有高取向性、高致密度、高熱導(dǎo)率及低密度的特點(diǎn)，可以滿足電子器件中散熱材料的性能需求。

結(jié)語

在上述研究中，哈工大聚焦的是“表面”問題，但解決的是引發(fā)“表面”問題的共性問題。

(中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/昧光)

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