本發(fā)明涉及電子設(shè)備散熱領(lǐng)域，具體涉及一種含石墨烯的散熱片及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、散熱是電子設(shè)備設(shè)計與運行中必須高度重視的因素，因為它直接關(guān)系到設(shè)備的性能穩(wěn)定性、元件壽命及安全性，有效的散熱機(jī)制能夠確保設(shè)備在高強(qiáng)度工作下保持適宜溫度，防止過熱引發(fā)的故障或損壞。

2、現(xiàn)有市面上廣泛使用的散熱技術(shù)是vc，即真空腔均熱板，真空腔均熱板采用金屬材料(如銅和鋁合金)支撐，內(nèi)部填充液體，通過蒸發(fā)與冷凝循環(huán)實現(xiàn)熱量傳遞與擴(kuò)散。然而，傳統(tǒng)真空腔均熱板存在一定缺餡。

3、首先，由于真空腔均熱板使用金屬材質(zhì)制備，在某些對電磁兼容性要求較高的應(yīng)用場景中，容易產(chǎn)生電磁干擾(rf干擾)，影響設(shè)備的正常工作。

4、其次，金屬材料較重，對于要求輕量化的設(shè)備，如便攜電子產(chǎn)品或手機(jī)配件，使用金屬材料增加了負(fù)擔(dān)，影響用戶體驗。且高質(zhì)量的金屬和真空腔體加工成本較高，限制了在大眾市場中大規(guī)模推廣的可能性。

5、不僅如此，傳統(tǒng)真空腔均熱板散熱片由于材質(zhì)和工藝限制，在形狀和尺寸設(shè)計上有較大的局限性，不易適應(yīng)小型、非規(guī)則形狀的設(shè)備。

6、因此，設(shè)計一款適用于小型的，制備工藝簡單適用于各領(lǐng)域的散熱片很重要。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的第一目的是提供一種含石墨烯的散熱片，用于解決現(xiàn)有散熱片應(yīng)用范圍受到限制的問題。

2、本發(fā)明的第二目的是提供一種含石墨烯的散熱片的制備方法，用于制備上述的一種含石墨烯的散熱片。

3、本發(fā)明的第三目的是提供一種含石墨烯的散熱片的應(yīng)用。

4、為實現(xiàn)本發(fā)明的第一目的，本發(fā)明提供一種含石墨烯的散熱片，散熱片包括散熱片殼體，散熱片殼體內(nèi)部為中空結(jié)構(gòu)，散熱片殼體為塑膠材質(zhì)，散熱片殼體包括塑膠上表面、塑膠下表面和塑膠邊框，塑膠上表面、塑膠下表面和塑膠邊框圍合形成中空層；中空層內(nèi)填充有散熱液體，散熱液體包括乙二醇和液體石墨烯。

5、由上述方案可見，本發(fā)明使用塑膠材質(zhì)制作散熱片的殼體，制作成本低，降低了散熱片整體的重量，也避免了原用金屬材料可能帶來的電磁干擾和導(dǎo)電性，適用于要求高電磁兼容性和輕量化的設(shè)備；內(nèi)部散熱液體包括乙二醇和液體石墨烯，石墨烯具有優(yōu)異的導(dǎo)熱性能和熱傳遞效率，封閉在中空層的液體石墨烯能夠在中空層中自由流動，在溫差的作用下形成自然對流，通過對流加速熱量的均勻分布，從而避免了局部過熱現(xiàn)象，提高了設(shè)備整體的散熱效率和溫度均衡性；進(jìn)一步加入乙二醇，進(jìn)一步提升散熱片整體的熱傳導(dǎo)能力，從而進(jìn)一步提升散熱效率，特別是在高溫條件下，乙二醇能夠輔助液體石墨烯加速吸收和擴(kuò)散能量，使散熱片在長時間使用時保持恒定的溫度控制效果，同時乙二醇的加入，調(diào)節(jié)了散熱液體的粘度，從而提高液體在封閉腔體內(nèi)的流動性，幫助改善液體的對流效應(yīng)，使熱量更加均勻地擴(kuò)散，乙二醇相對穩(wěn)定，不易發(fā)生分解或反應(yīng)，與液體石墨烯混合使用，提升混合物的耐久性和化學(xué)穩(wěn)定性，減少隨著時間推移發(fā)生變質(zhì)的可能性，除此之外，乙二醇也可以作為防凍劑使用，防止散熱液體在低溫下同屆，提高散熱液體在極端低溫環(huán)境下的性能穩(wěn)定性，避免散熱液體凝固導(dǎo)致性能下降的問題。

6、進(jìn)一步的方案是，中空層內(nèi)設(shè)置有支撐柱，支撐柱設(shè)置方向與塑膠邊框的方向平行；支撐柱的一側(cè)與塑膠上表面固定連接，支撐柱的另一側(cè)與塑膠下表面固定連接。

7、由上述方案可見，支撐柱的設(shè)置能夠有效防止由于內(nèi)部為空腔而導(dǎo)致的塑膠結(jié)構(gòu)變形或塌陷，確保散熱片在高溫及長時間使用下保持穩(wěn)定，也能夠分散因液體受熱膨脹而產(chǎn)生的壓力，避免外殼變形或損壞，通過支撐柱可以分散和緩解熱脹冷縮對塑膠材料產(chǎn)生的應(yīng)力，延長產(chǎn)品的使用壽命，同時支撐柱可以引導(dǎo)散熱液體在腔體內(nèi)的對流，具體地，支撐柱保證了中空層內(nèi)流動通道的形成，液體在溫差驅(qū)動下產(chǎn)生的自然對流，會因支撐柱的存在而被分配到更多區(qū)域，防止液體在某些區(qū)域過度聚集，從而提升散熱效率，與此同時，支撐柱還能增強(qiáng)產(chǎn)品在受到外部沖擊或振動時的整體穩(wěn)定性，確保散熱片在復(fù)雜環(huán)境中的可靠性。

8、進(jìn)一步的方案是，支撐柱的數(shù)量至少為一個。

9、由上述方案可見，支撐柱的數(shù)量和位置可以根據(jù)散熱片的實際需要設(shè)計，簡單方便。

10、進(jìn)一步的方案是，支撐柱為塑膠材質(zhì)。

11、由上述方案可見，塑膠材質(zhì)相較于金屬等材質(zhì)，具有更輕的重量。在應(yīng)用中能夠進(jìn)一步降低散熱片的重量，同時也有助于降低能耗和成本。塑膠材質(zhì)的可塑性強(qiáng)，可以通過注塑、擠出等工藝進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)，且能夠制作出各種形狀和尺寸的支撐柱，以滿足不同應(yīng)用需求。這種靈活性使得塑膠的支撐柱在設(shè)計和制造過程中具有更高的自由度。塑膠的支撐柱還具有良好的減振性能和抗沖擊性能，能夠在一定程度上吸收和分散外力，保證散熱片結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

12、進(jìn)一步的方案是，散熱片殼體上設(shè)置有進(jìn)液槽孔，進(jìn)液槽孔外設(shè)置有密封件。

13、由上述方案可見，進(jìn)液槽孔的設(shè)置方便了散熱液體的注入，密封件的設(shè)置保證了散熱液體不會流出，安全可靠且方便。

14、進(jìn)一步的方案是，按質(zhì)量比計，乙二醇和液體石墨烯的比例為(17：3)至(19:1)，優(yōu)選地，乙二醇和液體石墨烯的比例為9:1。

15、由上述方案可見，上述比例下的乙二醇與液體石墨烯可以使散熱液體具有良好的傳熱和散熱能力，同時保證良好的防凍性能。在該的比例范圍下，乙二醇在較大程度上保證了散熱液體的流動性和防凍性能，同時又能為石墨烯提供穩(wěn)定的分散環(huán)境，避免因石墨烯液體含量過高導(dǎo)致的團(tuán)聚或黏度過大問題。石墨烯的高導(dǎo)熱性可以得到有效發(fā)揮，在提升整體散熱性能的同時不過度犧牲混合物的可流動性。此外，適度的石墨烯含量還可降低原料成本與工藝難度，對于大規(guī)模生產(chǎn)具有可行性與經(jīng)濟(jì)性。不同的比例適用不同的散熱需求，17:3的比例中石墨烯含量高，更適用于高散熱需求的場景，導(dǎo)熱性能更優(yōu)；19:1的比例成本更低，防凍性能更好，適用于低散熱需求的環(huán)境。

16、進(jìn)一步的方案是，散熱片殼體通過注塑一體成型。

17、由上述方案可見，散熱片殼體通過注塑一體成型能夠一次性完成散熱片殼體的成型，避免了傳統(tǒng)加工方式中的多次加工和組裝過程，從而顯著提高了生產(chǎn)效率。同時，注塑一體成型的散熱片殼體具有更高的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，使散熱片的使用壽命更長。從成本角度來看，注塑一體成型工藝能夠降低材料浪費和加工成本，提高整體經(jīng)濟(jì)效益。最后，注塑一體成型的散熱片殼體具有更好的美觀度和實用性，能夠滿足不同應(yīng)用場景的需求。

18、進(jìn)一步的方案是，塑膠上表面和塑膠下表面均為透明材質(zhì)。

19、由上述方案可見，透明材質(zhì)賦予了散熱片更好的美觀度和設(shè)計感，提升散熱片整體視覺效果。

20、為實現(xiàn)本發(fā)明的第二目的，本發(fā)明提供一種含石墨烯的散熱片的制備方法，該制備方法用于制備上述任一方案所述的一種含石墨烯的散熱片，該制備方法包括以下步驟：s1：散熱片殼體制備：通過注塑工藝制備散熱片殼體；s2：制備散熱液體：混合液體石墨烯和乙二醇形成散熱液體，其中按質(zhì)量比計，乙二醇和液體石墨烯的比例為(17：3)至(19:1)，優(yōu)選9:1；s2：注入散熱液體，向成型的散熱片殼體中注入散熱液體并密封，形成散熱片。

21、由上方案可見，本發(fā)明的散熱片制備工藝簡單，成本低，散熱效果好，可以用于制備不同大小不同形狀的散熱片，適合大規(guī)模生產(chǎn)，使得散熱片的應(yīng)用場景更廣。

22、為實現(xiàn)本發(fā)明的第三目的，本發(fā)明提供一種含石墨烯的散熱片的應(yīng)用，散熱片為上述任一方案所述的一種含石墨烯的散熱片，散熱片應(yīng)用于輕重化電子設(shè)備、rf無干擾設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備和航空電子設(shè)備的內(nèi)部。

23、由上述方案可見，利用本發(fā)明的散熱片的散熱液體實現(xiàn)內(nèi)部熱量的高效傳導(dǎo)與對流散熱，塑膠外殼可以制備各種形狀尺寸，且重量輕，適用于多種消費電子產(chǎn)品的核心部件，滿足對內(nèi)部空間利用率、散熱效率及電磁兼容性的高要求。