本發(fā)明屬于氮化硼制備導(dǎo)熱填料領(lǐng)域，具體涉及一種高導(dǎo)熱的鎵銦合金與氮化硼納米片復(fù)合制備導(dǎo)熱復(fù)合填料的方法以及導(dǎo)熱復(fù)合材料的制備方法。
背景技術(shù)：
1、隨著大功率微電子器件性能的提高、元件的集成化和尺寸的小型化，器件在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的余熱不僅影響器件的性能和壽命，而且不可避免地會(huì)干擾附近其他器件的功能。因此，電子元件的散熱問(wèn)題是一個(gè)亟待解決的重要問(wèn)題。電子散熱材料的開(kāi)發(fā)需求日益增長(zhǎng)，氮化硼(bn)基聚合物復(fù)合材料因其具有較高的溫度和良好的電絕緣性而成為先進(jìn)的復(fù)合材料。六方氮化硼(bn由于其高熱導(dǎo)率(面內(nèi)tc～400w?m-1k-1與金屬一樣高，通面tc～30w?m-1k-1)、優(yōu)異的電絕緣性能(1013～1015·q·cm)和高質(zhì)量的量產(chǎn)性而成為一種很有前途的導(dǎo)熱填料。hongyu·niu等人通過(guò)簡(jiǎn)單的堆疊-切割方法制備了bn薄膜填充硅橡膠復(fù)合材料，該方法保持了bn薄膜的高取向度，因此獲得了創(chuàng)紀(jì)錄的19.1w?m-1k-1的高通面和5.42·mpa的低壓縮模量。低bn含量(37.vo1％)保證了制備的柔軟性和彈性。
2、鎵基液態(tài)金屬因其柔韌性、相對(duì)較高的導(dǎo)熱性和低電阻等優(yōu)點(diǎn)，作為熱界面材料越來(lái)越受到重視。liuhan等人將ain與液態(tài)金屬(lm,·ga68.5in21.5sn10))和最常用的硅油之一聚二甲基硅氧烷(pdms)結(jié)合，以增強(qiáng)界面?zhèn)鳠幔铣闪诵滦蛷?fù)合熱界面材料(tim)。鎵基液態(tài)金屬具有但是其也存在著固有的缺陷，如其良好的流動(dòng)性容易導(dǎo)致泄漏，易于與接觸金屬發(fā)生腐蝕反應(yīng)等問(wèn)題，阻礙了大規(guī)模應(yīng)用。
3、鎵基液態(tài)金屬與氮化硼(bn)基聚合物復(fù)合材料代表一種新興的材料結(jié)構(gòu)，表現(xiàn)出機(jī)械響應(yīng)柔性和熱功能的獨(dú)特，提高其使用可靠性，在導(dǎo)熱領(lǐng)域具有巨大的潛在價(jià)值。因此，液態(tài)金屬與氮化硼(bn)基聚合物復(fù)合材料的制備和導(dǎo)熱性能研究意義重大。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足提供一種導(dǎo)熱復(fù)合填料的制備方法與導(dǎo)熱復(fù)合材料的制備方法，其中，導(dǎo)熱復(fù)合填料由鎵銦合金液態(tài)金屬與氮化硼納米片復(fù)合制備而成，具有高導(dǎo)熱性，有效提高氮化硼的導(dǎo)熱效率，導(dǎo)熱效果優(yōu)異，同時(shí)導(dǎo)熱復(fù)合材料由導(dǎo)熱復(fù)合填料制備，在導(dǎo)熱復(fù)合材料拉伸狀態(tài)下變形過(guò)程，可提高復(fù)合材料形變狀態(tài)下導(dǎo)熱能力，并且有效耗散拉伸應(yīng)力，得益于鎵銦合金微球界面修飾可以提高導(dǎo)熱復(fù)合填料與導(dǎo)熱復(fù)合材料基材間的相容性；導(dǎo)熱復(fù)合填料與導(dǎo)熱復(fù)合材料的使用可靠性高，在導(dǎo)熱領(lǐng)域具有巨大的潛在價(jià)值。
2、為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：
3、一種導(dǎo)熱復(fù)合填料的制備方法，包括如下步驟：
4、步驟(1)、氮化硼納米片bnnss制備：
5、(1.1)、六方氮化硼bn置于n,n-二甲基甲酰胺dmf與蒸餾水一定比例的共混溶劑中，加入界面插層劑，超聲剝離，之后，過(guò)濾收集超聲剝離后的氮化硼納米片bnnss，沖洗后烘干備用；
6、步驟(2)、共混物制備：
7、(2.1)、鎵銦合金lm置于蒸餾水中，加入界面修飾劑，得到共混物；
8、(2.2)、對(duì)共混物超聲一段時(shí)間，在停超聲狀態(tài)抽除共混物上層一定容積的清液并再向共混物中注入與抽除的清液容積相同的蒸餾水；
9、(2.3)、重復(fù)步驟(2.2)多次，最后保留一定容積的共混物；
10、步驟(3)、鎵銦合金與氮化硼納米片復(fù)合導(dǎo)熱填料lm-bnnss制備：
11、(3.1)、將步驟(2.3)中最后保留的共混物于容器中與氮化硼納米片bnnss按比例共混，在一定溫度的環(huán)境下水相下共混攪拌，促使鎵銦合金lm以微球狀附著在氮化硼納米片bnnss表面，最終水蒸發(fā)后得到高導(dǎo)熱的鎵銦合金與氮化硼納米片復(fù)合導(dǎo)熱填料lm-bnnss，簡(jiǎn)稱(chēng)導(dǎo)熱復(fù)合填料。
12、作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案，所述的步驟(1)具體為：
13、5g的六方氮化硼bn置于100ml的n,n-二甲基甲酰胺dmf與蒸餾水一定比例的共混溶劑中，加入4ml的界面插層劑，在500w功率下室溫超聲剝離4小時(shí)，之后，過(guò)濾收集超聲剝離后的氮化硼納米片bnnss，蒸餾水沖洗后置于60℃環(huán)境下烘干備用。
14、作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案，所述步驟(1)中，所述的共混溶劑為n,n-二甲基甲酰胺dmf與蒸餾水的體積比為1：1-3的混合液。
15、作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案，所述步驟(1)中，界面插層劑為己二醇等二醇類(lèi)溶劑中的一種。
16、作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案，所述的步驟(2)具體為：
17、(2.1)、1g的鎵銦合金lm置于20ml蒸餾水中，加入1.5g界面修飾劑，得到共混物；
18、(2.2)、600w探頭超聲100％功率下對(duì)共混物超聲30分鐘，具體為工作15秒間歇15秒工作模式；在停超聲狀態(tài)抽除共混物上層10ml清液并再向共混物中注入10ml蒸餾水；
19、(2.3)、重復(fù)步驟(2.2)3-4次，最后保留10ml的共混物。
20、作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案，所述步驟(2)中，鎵銦合金lm為鎵銦或鎵銦錫，其中，鎵的質(zhì)量比在60％以上。
21、作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案，所述步驟(2)中，界面修飾劑為2,5-二硫二脲、硫脲等多硫代脲中的一種。
22、作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案，所述的步驟(3)具體為：
23、將步驟(2.3)中最后保留的共混物于容器中與氮化硼納米片bnnss按比例共混，在60℃環(huán)境下水相下共混攪拌2h，促使鎵銦合金lm以微球狀附著在氮化硼納米片bnnss表面，最終水蒸發(fā)后得到高導(dǎo)熱的鎵銦合金與氮化硼納米片復(fù)合導(dǎo)熱填料lm-bnnss。
24、作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案，所述步驟(3)中，按比例共混為共混物中的鎵銦合金lm與氮化硼納米片bnnss的質(zhì)量比為1：2-3，其中，共混物中的鎵銦合金lm的質(zhì)量為步驟(2.1)鎵銦合金lm的克重。
25、為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明采取的另一個(gè)技術(shù)方案為：
26、一種由導(dǎo)熱復(fù)合填料制備的導(dǎo)熱復(fù)合材料的制備方法，包括：
27、將聚氨酯溶于良性溶劑中，一定溫度下攪拌直至聚氨酯完全溶解，得到聚氨酯溶液；
28、將鎵銦合金與氮化硼納米片復(fù)合導(dǎo)熱填料lm-bnnss加入聚氨酯溶液中，攪拌，之后，轉(zhuǎn)移至行星分散機(jī)中進(jìn)行分散，取出，得到分散混合后的混合物；
29、將分散混合后的混合物在攪拌下加入去離子水，促進(jìn)導(dǎo)熱聚氨酯復(fù)合材料析出，將析出的導(dǎo)熱聚氨酯復(fù)合材料烘干，熱壓成型，得到成型后的導(dǎo)熱聚氨酯復(fù)合材料，簡(jiǎn)稱(chēng)導(dǎo)熱復(fù)合材料。
30、本發(fā)明的有益效果為：
31、本發(fā)明的一種導(dǎo)熱復(fù)合填料的制備方法與導(dǎo)熱復(fù)合材料的制備方法，其中，導(dǎo)熱復(fù)合填料由鎵銦合金液態(tài)金屬與氮化硼納米片復(fù)合制備而成，屬于導(dǎo)熱復(fù)合填料，具有高導(dǎo)熱性，有效提高單一氮化硼納米片的導(dǎo)熱效率，導(dǎo)熱效果優(yōu)異，同時(shí)導(dǎo)熱復(fù)合材料由導(dǎo)熱復(fù)合填料制備，在導(dǎo)熱復(fù)合材料拉伸狀態(tài)下變形過(guò)程，可提高復(fù)合材料形變狀態(tài)下導(dǎo)熱能力，并且有效耗散拉伸應(yīng)力，得益于鎵銦合金微球界面修飾可以提高導(dǎo)熱復(fù)合填料與導(dǎo)熱復(fù)合材料基材間的相容性；導(dǎo)熱復(fù)合填料與導(dǎo)熱復(fù)合材料的使用可靠性高，在導(dǎo)熱領(lǐng)域具有巨大的潛在價(jià)值，具有重大意義。
32、在同一導(dǎo)熱填料質(zhì)量占比下，本發(fā)明含有鎵銦合金液態(tài)金屬和氮化硼納米片bnnss的復(fù)合導(dǎo)熱填料的導(dǎo)熱能力顯著高于單一氮化硼納米片bnnss填料的導(dǎo)熱能力，鎵銦合金液滴在bnnss間橋接作用顯著，優(yōu)化了聲子傳輸通道。