石墨烯板材、制备方法、散热模组及电子设备与流程

本技术涉及散热，尤其涉及石墨烯板材、制备方法、散热模组及电子设备。

背景技术：

1、石墨烯散热膜是一种柔性化的导热材料，水平面导热率超过1000w/(k.m)，能够将热量快速水平方向传导。因此已被广泛应用于手机散热模组、平板均热片等结构中。随着一些电子设备的中央处理器(central processing unit，cpu)功率增加和对整机减薄需求的提升，小尺寸高导热性能的散热模组，例如均热板(vapor chamber，vc)，也叫平面热管，开发需求日趋强烈。但vc的成本高昂且重量较重，其中，vc中铜合金密度～8.9g/cm3。然而，目前产品更急需一种既具有良好导热性能且重量较轻的散热材料。

2、石墨烯板材的密度为1.8g/cm3，可以满足较轻且成本低的需求。但石墨烯导热依靠传导进行导热，其导热系数仍低于通过相变导热的vc。因此，在实际应用时需要将石墨烯与铜vc、热管或者其他高导热金属结构进行复合使用。这就涉及石墨烯板材与金属结构的连接。因此，为了促进以上异种材料界面的连接效果，需要对石墨烯表面进行金属化处理。通常，常见的石墨烯金属化工艺采用磁控溅射(physical vapor deposition，pvd)工艺，但该工艺中金属原子与石墨烯表层主要依靠物理吸附作用结合，金属层与石墨烯结合力较低而极易分层，不适用于需要承受振动、跌落受力场景的结构件中。

技术实现思路

1、有鉴于此，本技术提供一种石墨烯板材、制备方法、散热模组及电子设备，用以解决石墨烯材料在金属化的过程中容易分层，而导致不适用于需要承受振动、跌落受力场景的结构件中的问题。

2、本技术的一些实施方式提供了一种石墨烯板材。以下从多个方面介绍本技术，以下多个方面的实施方式和有益效果可互相参考。

3、第一方面，本技术提供一种石墨烯板材，包括：

4、基底层，基底层是由沿其厚度方向上设置的多层石墨烯层构成，基底层的预设区域上设有至少一个孔，至少一个孔沿着基底层的厚度方向从第一表面向与第一表面相反的第二表面方向延伸，并且孔的延伸距离小于等于厚度；

5、金属层，金属层设置于第一表面上，金属层经由多个孔朝向基底层的第二表面延伸出金属柱，金属柱的长度小于或等于孔的长度，金属柱的外周的至少部分与孔的侧壁接触。

6、根据本技术实施例的石墨烯板材，通过在基底层上设置孔，在孔内形成金属柱，金属柱与孔形成“钉扎”的效果，在机械结合、物理结合和化学键结合作用下石墨烯层间被固定，避免了在热应力作用下石墨烯板产生的分层问题。

7、作为本技术第一方面的一个实施例，孔有多个，多个孔的延伸长度不相等。通过不同的孔的长度，保护不同层的石墨烯层的牢固性。

8、作为本技术第一方面的一个实施例，靠近基底层边缘的孔的延伸长度大于远离基底层边缘的孔的延伸长度。该结构更有利于保护边缘的石墨烯不被分层。

9、作为本技术第一方面的一个实施例，孔内的金属柱与孔壁之间形成有化学键。该化学键可以将各层石墨烯层与金属柱固定，有效的避免各层石墨烯分层。

10、作为本技术第一方面的一个实施例，孔在预设区域的布置数量的密度大于0.01个/mm2。该密度既能够有效的固定各层石墨烯层，又可以保持石墨烯孔太多，影响石墨烯整体的完整性和导热性。

11、作为本技术第一方面的一个实施例，多个孔沿基底层的横向和竖向排列。

12、作为本技术第一方面的一个实施例，横向排列的孔与竖向排列的孔对齐排列或错开排列。整齐的排列方式，有利于各层石墨烯受力均匀，不被分层。

13、作为本技术第一方面的一个实施例，基底层的厚度小于等于2mm，在孔的横截面上，距离最远的两个点之间的距离小于5mm。该大小在金属柱形成后，既可以起到固定石墨烯层的作用，又可以避免孔过大，影响石墨烯的导热性能，或增加石墨烯板材整体的重量。

14、作为本技术第一方面的一个实施例，孔与基底层的外边缘之间的距离小于等于5mm。该距离有利于保护边缘的石墨烯层不被分层。

15、作为本技术第一方面的一个实施例，金属层和金属柱均为含钛元素的金属钎料，金属柱与孔壁之间形成ti-c化学键。该化学键有利于固定各层，避免各层分层。

16、作为本技术第一方面的一个实施例，钛的原子数量占金属钎料总原子数量的百分比≤15％。

17、作为本技术第一方面的一个实施例，金属钎料中还含有铜、银、锡、镍中的一种或多种元素。

18、作为本技术第一方面的一个实施例，基底层的预设区域的第一表面分为金属区域和非金属区域，且每两个相邻的金属区域之间设有一个非金属区域，金属层设于金属区域。该结构有利于减少金属化过程中产生的内应力，可改善石墨烯整体变形，能够提升孔形成的效率，且减少金属钎料的增加的重量、成本。

19、作为本技术第一方面的一个实施例，多个金属区域沿基底层的横向排成一排；或，多个金属区域沿多个金属区域排成一列；或，多个金属区域沿基底层的横向排成n排，沿纵向排成m列，n和m为大于1的自然数。该结构，更有利于石墨烯层受到均匀的钉扎的效果。

20、作为本技术第一方面的一个实施例，孔设于金属区域。有利于钉扎效果的形成。

21、作为本技术第一方面的一个实施例，多个孔按照金属区域的横向和纵向对齐排列，或错开排列。

22、作为本技术第一方面的一个实施例，孔为通孔或盲孔。

23、作为本技术第一方面的一个实施例，孔的截面为圆形、三角形或方形。

24、第二方面，本技术还公开一种石墨烯板材的制备方法，石墨烯板材包括基底层，基底层是由沿其厚度方向上设置的多层石墨烯层构成，方法，包括：

25、在基底层的预设区域形成至少一个孔，至少一个孔沿着基底层的厚度方向从第一表面向与第一表面相反的第二表面方向延伸，并且孔的延伸距离小于等于厚度；

26、在预设区域的第一表面上覆盖金属钎料，得到预制材料件；

27、将预制材料件放置在高温真空炉中加热，熔化金属钎料，使一部分熔化后的金属钎料流入孔内，待熔化后的金属钎料冷却，得到石墨烯板材。

28、根据本技术实施例的石墨烯板材的制备方法，通过在高温金属化前在石墨烯板内设计微孔结构，该结构在金属钎料浸润后可改变金属层与石墨烯由于热膨胀系数产生的热应力方向，且金属钎料与孔内侧壁形成化学键和物理结合作用，抵抗了金属化过程中石墨烯层剥离力作用，解决了石墨烯高温金属化后表层分层问题。

29、作为本技术第二方面的一个实施例，孔有多个，多个孔的延伸长度不相等。

30、作为本技术第二方面的一个实施例，在基底层的预设区域形成至少一个孔，包括：

31、沿预设区域的横向和竖向对齐或错开排列方式设置孔，或者斜对齐的方式设置孔。

32、作为本技术第二方面的一个实施例，预设区域的第一表面上包括金属区域和非金属区域，在基底层的预设区域形成至少一个孔，包括：

33、将预设区域分割为金属区域和非金属区域，金属区域与非金属区域间隔排列；

34、在预设区域的金属区域至少形成一个孔；

35、在预设区域的第一表面上覆盖金属钎料，包括：

36、在金属区域覆盖金属钎料。

37、作为本技术第二方面的一个实施例，在预设区域的表面上覆盖的金属钎料的厚度小于≤2.0mm。

38、作为本技术第二方面的一个实施例，金属钎料中至少含有钛元素。

39、作为本技术第二方面的一个实施例，钛的原子数量占金属钎料总原子数量的百分比≤15％。

40、作为本技术第二方面的一个实施例，加热温度大于600℃。

41、第三方面，本技术还公开一种散热模组，包括：

42、散热件，散热件包括金属外壳和位于金属外壳内的液体介质；

43、石墨烯板材，石墨烯板材的表面的金属层与散热件的外壳连接，石墨烯板材为第一方面实施例的石墨烯板材。

44、根据本技术实施例的散热模组，具有较好的散热效果，且质量轻，成本低。

45、作为本技术第三方面的一个实施例，散热件为热管。

46、第四方面，本技术还公开一种电子设备，包括第三方面实施例的散热模组。

47、第五方面，本技术还公开一种电子设备，包括第一方面实施例的石墨烯板材。