专利示意图

一、技术领域

聚合物薄膜技术领域

二、专利介绍

1.专利信息

专利类型：发明

专利权人：清华大学深圳国际研究生院

申请号：202310733425.2

发明人：孙波、高豆豆

2.专利说明书摘要

本发明公开了一种高热导率聚合物薄膜的制备方法及其应用，包括如下步骤：将可溶性聚合物溶解得到可溶性聚合物水溶液，加入金属盐，进行水浴搅拌，超声分散得到可溶性聚合物与金属盐均匀分散的聚合物离子分散液；通过旋涂并通过转速控制得到厚度为60-120nm聚合物离子膜；将得到的聚合物离子膜进行退火、干燥，得到高热导率聚合物薄膜。一方面通过金属盐在可溶性聚合物中形成导热通道，能够显著提高聚合物薄膜的热导率；另一方面通过金属盐与可溶性聚合物之间的相互作用形成交联点，增加链的有序性，能够显著改善热传导的连续性，使得最终得到的聚合物薄膜能够实现金属盐离子和可溶性聚合物在分子水平相融，有效避免盐析出的问题。

3.创新点

（1）分子级别的分散：在聚丙烯酰胺(PAM)中加入氯化镍(NiCl2)的方法在分子级别上实现了高度分散。与传统的颗粒填料相比，这种分子水平的互溶和分散，避免了颗粒填充所导致的器件磨损和粗糙度，减少了因应力和形变导致的界面剥离和脆化；

（2）高热导率：通过在PAM中加入NiCl2，制备出的聚合物薄膜的热导率高达1.2 W/m·K，大幅度提高了聚合物薄膜的热导率，为电子设备的散热提供了更好的解决方案；

（3）抗老化和耐热性：由于在聚合物链中加入了镍离子，增加了聚合物链的稳定性，提高了其耐热性，且具有出色的抗老化性能；

（4）简单、环保的制备方法：这种新的制备方法不仅简单，而且环保、高产，能够大幅度降低生产成本，提高生产效率。

4.痛点问题

（1）提高热导率：聚合物在许多应用中的热导率较低，这限制了其在热管理需求较高的领域的应用。本发明通过在聚丙烯酰胺中加入氯化镍，显著提高了聚合物薄膜的热导率，从而扩大了其在高热导率需求领域的应用；

（2）避免界面磨损和脆化：传统的填充增强聚合物的方法通常会导致填充物与基体之间的界面磨损和脆化，从而影响材料的使用寿命。而本发明在分子水平上实现了氯化镍与聚丙烯酰胺的混合，从而避免了这些问题；

（3）简化生产过程：以前提高聚合物热导率的方法通常需要复杂的生产过程和高昂的成本。而本发明提供了一种简单、环保的制备方法，大大简化了生产过程，降低了成本；

（4）广泛的应用：因为具备了高热导率、抗老化和耐热性等优点，所以本发明在电子封装、超级电容器、LED外壳及柔性电子器件等领域有着广泛的应用前景。

5.技术优势

（1）技术优势：传统的聚合物热导率提升技术通常依赖于高κ填料的加入，这可能导致界面磨损、脆化和器件应力等问题。而本发明则利用在分子水平上添加氯化镍离子到聚丙烯酰胺，从而有效避免了这些问题，并且实现了热导率的显著提升；

（2）成本优势：本发明提供的是一种简单、环保的制备方法，与传统的热导率提升技术相比，大大简化了生产过程，降低了生产成本；

（3）效率优势：由于采用的是在分子水平上的添加方法，所以本发明能够实现高效的热传导，达到了1.2 W/mK，这明显高于传统的聚合物薄膜。

三、产业化信息

1.应用场景

（1）电子、计算机、汽车等领域中被广泛应用于电路板的散热、集成电路的散热、LED灯的散热等方面；

（2）晶显示器的散热、光纤通信等领域。导热膜一般由导热材料和聚合物基材组成，通过导热材料的导热性能实现热量传递。

2.商业价值

这项技术可能在以下领域和行业中得到应用：

（1）电子行业：在电子产品中，高分子材料的散热性能对产品的稳定性和寿命有着重要的影响。如果您的高分子材料能够实现更好的热导率，可能会得到电子行业的广泛应用。这包括计算机、手机、平板电脑、智能家居等电子设备；

（2）汽车行业：在汽车制造中，高分子材料的应用越来越广泛，可以用于制造汽车内饰、外壳、散热系统等。您的高分子材料如果能够实现更好的热导率，可能会被广泛应用于汽车散热系统，提高汽车发动机的效率和寿命；

（3）航空航天行业：在航空航天行业中，散热系统对航空器的性能和寿命至关重要。如果您的高分子材料能够实现更好的热导率，可能会得到航空航天行业的广泛应用；

（4）医疗行业：在医疗器械制造中，高分子材料的应用越来越广泛，可以用于制造手术器械、人工器官、假肢等。如果您的高分子材料能够实现更好的热导率，可能会被广泛应用于医疗设备的散热系统，提高医疗设备的效率和寿命；

（5）电子行业：导热高分子材料广泛应用于电子行业中的散热器、LED灯、电子设备等领域。据市场研究公司Grand View Research的报告，全球LED市场规模预计将从2021年的123亿美元增长到2028年的265亿美元，其中导热高分子材料的应用将会得到推动。

3.发展规划

（1）技术研发：在该技术的基础上，持续进行技术优化和升级，提高热导率和材料的稳定性，推出更多应用领域；

（2）市场调研：深入调研市场需求和竞争情况，为技术优化和产品研发提供有效的市场指引；

（3）产品应用拓展：该技术的应用领域广泛，可针对不同行业的需求研发出多款高性能的导热高分子产品，例如LED照明、汽车电子、新能源等领域；

（4）合作伙伴拓展：与相关行业的知名企业建立合作关系，共同研发创新应用，拓展市场份额；

（5）品牌推广和市场营销：加强品牌推广和市场营销，提高品牌知名度和市场占有率，加速技术商业化进程；

（6）创新团队建设：吸引高端人才加入技术研发团队，不断推动技术创新和升级，确保技术领先优势；

（7）知识产权保护：积极保护技术创新成果的知识产权，规范技术交流和合作，防范技术泄露和侵权风险；

（8）生产流程优化：不断优化生产流程，提高生产效率和降低成本，实现规模化生产和市场化应用。

4.合作方式

面议

注:所有成果未经授权，请勿转载

联系方式：ttc@sz.tsinghua.edu.cn