[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

KR102186244B1 - Graphene thermal diffusion sheet and method for manufacturing the same - Google Patents

Graphene thermal diffusion sheet and method for manufacturing the same Download PDF

Info

Publication number
KR102186244B1
KR102186244B1 KR1020140057715A KR20140057715A KR102186244B1 KR 102186244 B1 KR102186244 B1 KR 102186244B1 KR 1020140057715 A KR1020140057715 A KR 1020140057715A KR 20140057715 A KR20140057715 A KR 20140057715A KR 102186244 B1 KR102186244 B1 KR 102186244B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
graphene
layer
graphene oxide
heat dissipation
modified
Prior art date
Application number
KR1020140057715A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20150130744A (en
Inventor
변나미
김연수
정명희
Original Assignee
엘지전자 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지전자 주식회사 filed Critical 엘지전자 주식회사
Priority to KR1020140057715A priority Critical patent/KR102186244B1/en
Publication of KR20150130744A publication Critical patent/KR20150130744A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102186244B1 publication Critical patent/KR102186244B1/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B7/00—Layered products characterised by the relation between layers; Layered products characterised by the relative orientation of features between layers, or by the relative values of a measurable parameter between layers, i.e. products comprising layers having different physical, chemical or physicochemical properties; Layered products characterised by the interconnection of layers
    • B32B7/02—Physical, chemical or physicochemical properties
    • B32B7/027—Thermal properties
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B7/00—Layered products characterised by the relation between layers; Layered products characterised by the relative orientation of features between layers, or by the relative values of a measurable parameter between layers, i.e. products comprising layers having different physical, chemical or physicochemical properties; Layered products characterised by the interconnection of layers
    • B32B7/04—Interconnection of layers
    • B32B7/12—Interconnection of layers using interposed adhesives or interposed materials with bonding properties
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B9/00—Layered products comprising a layer of a particular substance not covered by groups B32B11/00 - B32B29/00
    • B32B9/005—Layered products comprising a layer of a particular substance not covered by groups B32B11/00 - B32B29/00 comprising one layer of ceramic material, e.g. porcelain, ceramic tile
    • B32B9/007—Layered products comprising a layer of a particular substance not covered by groups B32B11/00 - B32B29/00 comprising one layer of ceramic material, e.g. porcelain, ceramic tile comprising carbon, e.g. graphite, composite carbon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J7/00—Adhesives in the form of films or foils
    • C09J7/20—Adhesives in the form of films or foils characterised by their carriers
    • C09J7/29—Laminated material
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/2039—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating characterised by the heat transfer by conduction from the heat generating element to a dissipating body
    • H05K7/20436—Inner thermal coupling elements in heat dissipating housings, e.g. protrusions or depressions integrally formed in the housing
    • H05K7/20445—Inner thermal coupling elements in heat dissipating housings, e.g. protrusions or depressions integrally formed in the housing the coupling element being an additional piece, e.g. thermal standoff
    • H05K7/20472—Sheet interfaces

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

본 발명은 방열 시트에 관한 것으로 특히, 그래핀 방열 시트 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 이러한 본 발명은, 그래핀 방열 시트의 제조 방법에 있어서, 산화 그래핀을 제조하는 단계; 그래핀의 분산을 향상시킨 표면 개질 그래핀을 제조하는 단계; 상기 산화 그래핀 및 표면 개질 그래핀을 혼합한 혼합 재료를 제조하는 단계; 및 상기 혼합 재료를 이용하여 필름을 형성하는 단계를 포함하여 구성될 수 있다.The present invention relates to a heat radiation sheet, and in particular, to a graphene heat radiation sheet and a method of manufacturing the same. In the present invention, in the manufacturing method of the graphene heat dissipation sheet, the steps of preparing graphene oxide; Preparing a surface-modified graphene with improved dispersion of graphene; Preparing a mixed material obtained by mixing the graphene oxide and the surface-modified graphene; And forming a film using the mixed material.

Description

그래핀 방열 시트 및 그 제조 방법 {Graphene thermal diffusion sheet and method for manufacturing the same}Graphene thermal diffusion sheet and method for manufacturing the same}

본 발명은 방열 시트에 관한 것으로 특히, 그래핀 방열 시트 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a heat radiation sheet, and in particular, to a graphene heat radiation sheet and a method of manufacturing the same.

탄소 원자들로 구성된 물질로는 풀러렌(fullerene), 탄소나노튜브(Carbon Nanotube), 그래핀(graphene), 흑연(Graphite) 등이 존재한다. 이 중에서 그래핀은 탄소 원자들이 2 차원 평면상으로 원자 한 층으로 이루어지는 구조이다.Materials composed of carbon atoms include fullerene, carbon nanotubes, graphene, and graphite. Among them, graphene is a structure in which carbon atoms are formed in a single layer on a two-dimensional plane.

특히, 그래핀은 전기적, 기계적, 화학적인 특성이 매우 안정적이고 뛰어날 뿐 아니라 우수한 전도성 물질로서 실리콘보다 매우 빠르게 전자를 이동시키며 구리보다도 매우 큰 전류를 흐르게 할 수 있는데, 이는 2004년 흑연으로부터 그래핀을 분리하는 방법이 발견되면서 실험을 통하여 증명되었으며 현재까지 많은 연구가 진행이 되고 있다.In particular, graphene is not only very stable and excellent in electrical, mechanical, and chemical properties, but also as an excellent conductive material, it can move electrons much faster than silicon and allow a much larger current to flow than copper. As the method of separating was discovered, it was proved through experiments, and many studies are being conducted to date.

이러한 그래핀은 대면적으로 형성할 수 있으며, 전기적, 기계적, 화학적인 안정성을 가지고 있을 뿐만 아니라 뛰어난 도전성의 성질을 가지므로, 전자 회로의 기초 소재로 관심을 받고 있다.Such graphene can be formed in a large area, has electrical, mechanical, and chemical stability, as well as excellent conductivity properties, and thus is attracting attention as a basic material for electronic circuits.

또한, 그래핀은 일반적으로 주어진 두께의 그래핀의 결정 방향성에 따라 전기적 특성이 변화할 수 있으므로 사용자가 선택 방향으로의 전기적 특성을 발현시킬 수 있고 이에 따라 쉽게 소자를 디자인할 수 있다. 따라서 그래핀은 탄소계 전기 또는 전자기 소자 등에 효과적으로 이용될 수 있다.In addition, since the electrical properties of graphene can generally change according to the crystal orientation of graphene of a given thickness, a user can express electrical properties in a selected direction, and accordingly, a device can be easily designed. Therefore, graphene can be effectively used in carbon-based electric or electromagnetic devices.

이와 같이, 그래핀은 열전도 특성이 우수하므로 열을 방출하는 방열 재료에 응용될 수 있다.As described above, since graphene has excellent heat conduction properties, it can be applied to a heat dissipating material that emits heat.

그러나 제조 과정에서 그래핀에 결함이 발생할 수 있으므로, 이러한 결함을 최소화하거나 결함에 의한 영향을 최소화하여 열 전도 특성을 향상시키기 위한 방안이 요구된다.However, since defects may occur in graphene during the manufacturing process, there is a need for a method to improve thermal conduction characteristics by minimizing such defects or by minimizing the effect of defects.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 결함이 적은 그래핀을 제조하여 열원에서 발생하는 열을 효과적으로 전달하여 방출할 수 있는 그래핀 방열 시트 및 그 제조 방법을 제공하고자 한다.The technical problem to be achieved by the present invention is to provide a graphene heat dissipation sheet and a method for manufacturing the same, which can effectively transmit and release heat generated from a heat source by manufacturing graphene with fewer defects.

상기 기술적 과제를 이루기 위한 제1관점으로서, 그래핀 방열 시트의 제조 방법에 있어서, 산화 그래핀을 제조하는 단계; 그래핀의 분산을 향상시킨 표면 개질 그래핀을 제조하는 단계; 상기 산화 그래핀 및 표면 개질 그래핀을 혼합한 혼합 재료를 제조하는 단계; 및 상기 혼합 재료를 이용하여 필름을 형성하는 단계를 포함하여 구성될 수 있다.As a first point of view for achieving the above technical problem, in a method of manufacturing a graphene heat dissipation sheet, the method comprising: preparing graphene oxide; Preparing a surface-modified graphene with improved dispersion of graphene; Preparing a mixed material obtained by mixing the graphene oxide and the surface-modified graphene; And forming a film using the mixed material.

여기서, 상기 표면 개질 그래핀은, 팽창 흑연을 분쇄하여 제조될 수 있다.Here, the surface-modified graphene may be prepared by pulverizing expanded graphite.

여기서, 상기 표면 개질 그래핀을 제조하는 과정은 그래핀을 산 처리하는 과정을 포함할 수 있다.Here, the process of preparing the surface-modified graphene may include acid treatment of graphene.

이때, 상기 산 처리는, 염산 처리, 질산 리플럭스, 피라나 용액 처리 및 암모니아수와 과산화수소를 이용한 처리 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.In this case, the acid treatment may include at least one of hydrochloric acid treatment, nitric acid reflux, piranha solution treatment, and treatment using aqueous ammonia and hydrogen peroxide.

여기서, 상기 표면 개질 그래핀의 함량은, 상기 산화 그래핀 대비 50 내지 80 wt%일 수 있다.Here, the content of the surface-modified graphene may be 50 to 80 wt% compared to the graphene oxide.

여기서, 상기 혼합 재료를 제조하는 단계는, 용매에 분산된 산화 그래핀과 용매에 분산된 표면 개질 그래핀을 서로 혼합하여 수행될 수 있다.Here, the step of preparing the mixed material may be performed by mixing graphene oxide dispersed in a solvent and surface-modified graphene dispersed in a solvent.

여기서, 상기 필름을 열처리하는 단계; 및 상기 필름을 압연하는 단계를 더 포함할 수 있다.Here, the step of heat-treating the film; And it may further include the step of rolling the film.

위에서 설명한 과정을 통하여 제조된 방열 시트를 얻을 수 있다.The heat dissipation sheet manufactured through the process described above can be obtained.

상기 기술적 과제를 이루기 위한 제2관점으로서, 그래핀 방열 시트에 있어서, 산화 그래핀; 및 상기 산화 그래핀과 50 내지 80 wt%로 혼합된 표면 개질 그래핀을 포함하여 구성될 수 있다.As a second point of view for achieving the above technical problem, in the graphene heat dissipation sheet, graphene oxide; And a surface-modified graphene mixed with the graphene oxide in an amount of 50 to 80 wt%.

본 발명은 다음과 같은 효과가 있다.The present invention has the following effects.

먼저, 본 발명의 방열 시트는 열원에 부착되어 열원에서 발생하는 열을 효율적으로 방출될 수 있도록 한다.First, the heat dissipation sheet of the present invention is attached to a heat source so that heat generated from the heat source can be efficiently discharged.

구체적으로, 방열 시트에 포함된 방열층은 점착층에 의하여 열원에 부착되어 열원에서 발생하는 열을 방출하도록 하며, 이때, 점착층은 열원에 부착되어 열원에서 발생하는 열이 방열층으로 전달되도록 할 수 있다.Specifically, the heat dissipation layer included in the heat dissipation sheet is attached to a heat source by an adhesive layer to release heat generated from the heat source, and at this time, the adhesive layer is attached to the heat source so that heat generated from the heat source is transferred to the heat dissipation layer I can.

방열층은 열을 특히 측 방향으로 방출할 수 있어서 열원에서 발생하는 열을 더욱 효과적으로 방출할 수 있다.The heat dissipation layer can dissipate heat particularly in the lateral direction, and thus more effectively dissipate heat generated from the heat source.

또한, 산화 그래핀과 표면 개질 그래핀을 함께 혼합하여 방열 시트를 제조하여, 상대적으로 결함이 작은 그래핀에 의하여 전체적인 열전도도가 향상될 수 있다.In addition, by mixing graphene oxide and surface-modified graphene together to prepare a heat dissipating sheet, overall thermal conductivity may be improved by graphene having relatively small defects.

즉, 그래핀 방열 시트를 제작함에 있어서, 결함의 발생이 억제된 고품질로 형성 가능하여, 이러한 방열 시트의 열 방출 특성을 더욱 향상시킬 수 있는 것이다.That is, in manufacturing the graphene heat dissipation sheet, it is possible to form high quality with suppressed occurrence of defects, thereby further improving the heat dissipation characteristics of the heat dissipation sheet.

도 1은 본 발명의 그래핀 방열 시트의 제조 방법의 일례를 나타내는 순서도이다.
도 2는 산화 그래핀의 일례를 나타내는 개략도이다.
도 3은 표면 개질 그래핀의 일례를 나타내는 개략도이다.
도 4는 그래핀 방열 시트의 일례를 나타내는 개략도이다.1 is a flowchart showing an example of a method of manufacturing a graphene heat dissipating sheet of the present invention.
2 is a schematic diagram showing an example of graphene oxide.
3 is a schematic diagram showing an example of surface-modified graphene.
4 is a schematic diagram showing an example of a graphene heat dissipation sheet.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명이 여러 가지 수정 및 변형을 허용하면서도, 그 특정 실시예들이 도면들로 예시되어 나타내어지며, 이하에서 상세히 설명될 것이다. 그러나 본 발명을 개시된 특별한 형태로 한정하려는 의도는 아니며, 오히려 본 발명은 청구항들에 의해 정의된 본 발명의 사상과 합치되는 모든 수정, 균등 및 대용을 포함한다. While the present invention allows various modifications and variations, specific embodiments thereof are illustrated and shown in the drawings, and will be described in detail below. However, it is not intended to limit the present invention to the particular form disclosed, but rather the present invention encompasses all modifications, equivalents and substitutions consistent with the spirit of the present invention as defined by the claims.

층, 영역 또는 기판과 같은 요소가 다른 구성요소 "상(on)"에 존재하는 것으로 언급될 때, 이것은 직접적으로 다른 요소 상에 존재하거나 또는 그 사이에 중간 요소가 존재할 수도 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. When an element such as a layer, region or substrate is referred to as being “on” another component, it will be understood that it may exist directly on another element or there may be intermediate elements between them. .

비록 제1, 제2 등의 용어가 여러 가지 요소들, 성분들, 영역들, 층들 및/또는 지역들을 설명하기 위해 사용될 수 있지만, 이러한 요소들, 성분들, 영역들, 층들 및/또는 지역들은 이러한 용어에 의해 한정되어서는 안 된다는 것을 이해할 것이다.Although terms such as first, second, etc. may be used to describe various elements, components, regions, layers and/or regions, these elements, components, regions, layers and/or regions It will be understood that it should not be limited by these terms.

또한, 본 발명에서 설명하는 공정은 반드시 순서대로 적용됨을 의미하는 것은 아니다. 예를 들어, 제1단계와 제2단계가 기재되어 있는 경우, 반드시 제1단계가 제2단계보다 먼저 수행되어야 하는 것은 아님을 이해할 수 있다.In addition, the processes described in the present invention are not necessarily meant to be applied in order. For example, when the first step and the second step are described, it can be understood that the first step is not necessarily performed before the second step.

도 1은 본 발명의 그래핀 방열 시트의 제조 방법의 일례를 나타내는 순서도이다.1 is a flow chart showing an example of a method of manufacturing a graphene heat dissipation sheet of the present invention.

도 1에서 도시하는 바와 같이, 그래핀 방열 시트를 제조하는 과정은, 크게 산화 그래핀을 제조하는 단계(S10), 표면 개질 그래핀을 제조하는 단계(S20), 혼합 재료를 제조하는 단계(S30) 및 필름을 형성하는 단계(S40)를 포함할 수 있다.As shown in Fig. 1, the process of manufacturing a graphene heat dissipation sheet includes the steps of manufacturing graphene oxide (S10), manufacturing surface-modified graphene (S20), and manufacturing a mixed material (S30). ) And forming a film (S40).

그래핀(11)은 탄소 원자들이 육각 구조의 단일 층으로 이루어진 물질로서, 평면 쪽에는 파이 전자가 풍부하여 열전도도와 전기 전도도가 매우 우수한 물질이다.Graphene 11 is a material consisting of a single layer of a hexagonal structure of carbon atoms, and is a material having excellent thermal conductivity and electrical conductivity due to abundant pi electrons on the plane side.

산화 그래핀은 탄소 입자가 산에 의하여 산화된 상태를 말한다. 이러한 산화 그래핀은 보통 흑연을 황산과 같은 강산에 의하여 산화시킴으로써 제조할 수 있다. 경우에 따라 황산에 과산화수소수가 섞인 물질이 산화에 이용될 수 있다.Graphene oxide refers to a state in which carbon particles are oxidized by an acid. Graphene oxide can be prepared by oxidizing graphite with a strong acid such as sulfuric acid. In some cases, a substance in which sulfuric acid and hydrogen peroxide water are mixed may be used for oxidation.

흑연은 판상 구조를 가지며, 이러한 흑연에 강산을 가하면 산화되는데, 이러한 흑연을 화학적으로 작은 입자 상태로 제조된 상태가 산화 그래핀(Graphene oxide)이다.Graphite has a plate-like structure, and is oxidized when a strong acid is added to such graphite, and graphene oxide is a state in which such graphite is chemically manufactured in a small particle state.

산화 그래핀은 전기가 통하지 않는 부도체 특성과 수십 W/mK의 열전도도를 가지므로, 열원에서 발생하는 열을 효과적으로 전달할 수 있다.Since graphene oxide has a nonconducting property and a thermal conductivity of several tens of W/mK, it can effectively transfer heat generated from a heat source.

이러한 산화 그래핀은 제조 과정에서 산소 작용기(예를 들어, 에폭시기, 카보닐기, 카르복실기 등) 및/또는 산화제, 강산 등이 흡착된 상태로 존재할 수 있다. 즉, 도 2에서 도시하는 바와 같이, 산화 그래핀(10)의 표면에는 산소 작용기(11)가 존재할 수 있다.The graphene oxide may exist in a state in which an oxygen functional group (eg, an epoxy group, a carbonyl group, a carboxyl group, etc.) and/or an oxidizing agent or a strong acid are adsorbed during the manufacturing process. That is, as shown in FIG. 2, oxygen functional groups 11 may exist on the surface of the graphene oxide 10.

또한, 이러한 산소 작용기(11)는 산화 그래핀(10)의 각 층의 양면 및 단부에도 흡착될 수 있다. 따라서, 산화 그래핀(10)이 복층을 이루어 방열층으로 제조되는 경우에 각 층과 층 사이에 이러한 산소 작용기(11)가 존재할 수 있다.In addition, these oxygen functional groups 11 may also be adsorbed on both sides and ends of each layer of graphene oxide 10. Therefore, when the graphene oxide 10 is formed as a heat dissipating layer by forming a multilayer, such oxygen functional groups 11 may exist between each layer and the layer.

이러한 산화 그래핀(10)은 친수성이 우수하여 물에 분산이 용이하며 따라서 층 상 구조로 제조하기 용이할 수 있다. 즉, 이러한 친수성의 산화 그래핀(10)이 물에 분산된 상태로 코팅하여 필름을 제작하기에 용이할 수 있다.The graphene oxide 10 is excellent in hydrophilicity, so it is easy to disperse in water, and thus it can be easily manufactured in a layered structure. That is, it may be easy to prepare a film by coating the hydrophilic graphene oxide 10 in a dispersed state in water.

도 3은 표면 개질 그래핀의 일례를 나타내는 개략도이다.3 is a schematic diagram showing an example of surface-modified graphene.

위에서 설명한 산화 그래핀을 제조하는 단계(S10)와 별도로, 표면 개질 그래핀(20)을 제조하는 단계(S20)가 수행될 수 있다. 즉, 도 1에서 도시된 바와 달리, 이러한 표면 개질 그래핀(20)을 제조하는 단계(S20)는 산화 그래핀을 제조하는 단계(S10)보다 먼저 이루어지거나 동시에 이루어질 수도 있다.Separately from the step (S10) of preparing the graphene oxide described above, the step (S20) of preparing the surface-modified graphene 20 may be performed. That is, unlike FIG. 1, the step (S20) of preparing the surface-modified graphene 20 may be performed prior to or simultaneously with the step (S10) of preparing the graphene oxide.

표면 개질 그래핀(20)은 그래핀을 산화 처리하여 분산성을 향상시킨 그래핀을 의미한다.Surface-modified graphene 20 refers to graphene having improved dispersibility by oxidizing graphene.

일반적으로 그래핀(산화 그래핀이 아닌)은 친수성이 적어서 물과 같은 용매에 분산이 잘 이루어지지 않을 수 있다. 그러나 이러한 그래핀을 산으로 처리하면 친수성이 향상되어 분산성을 향상시킬 수 있다.In general, graphene (not oxide graphene) has low hydrophilicity, so dispersion in a solvent such as water may be difficult. However, if such graphene is treated with an acid, hydrophilicity is improved, and dispersibility can be improved.

이러한 표면 개질 그래핀(20)은 팽창 흑연을 분쇄하여 제조할 수 있다.The surface-modified graphene 20 may be manufactured by pulverizing expanded graphite.

또한, 위에서 설명한 바와 같이, 이러한 분쇄된 팽창 흑연을 산으로 처리하여 표면 개질 그래핀(20)으로 제작할 수 있다.In addition, as described above, the pulverized expanded graphite may be treated with acid to produce surface-modified graphene 20.

이와 같은 분쇄된 팽창 흑연을 산으로 처리하여 표면 개질 하는 방법의 예는 다음과 같다. 이들 중 어느 한 방법이 이용될 수 있고, 또한 이들 방법 중 적어도 둘 이상의 방법이 이용될 수도 있다. 이때, 아래의 시간, 온도 등의 조건은 변경될 수 있음은 물론이다.An example of a method of surface modification by treating the pulverized expanded graphite with an acid is as follows. Any one of these methods may be used, and at least two or more of these methods may be used. At this time, it goes without saying that conditions such as time and temperature below may be changed.

1. 염산을 이용하여 2시간 동안 교반(stirring) 시킴1. Stirring for 2 hours using hydrochloric acid

2. 질산을 이용하여 48시간 동안 리플럭스(reflux) 시킴2. Reflux for 48 hours using nitric acid

3. 피라나 용액(황산과 과산화수소가 7:3으로 혼합된 용액)을 이용하여 5시간 동안 교반 시킴3. Stir for 5 hours using a piranha solution (a solution in which sulfuric acid and hydrogen peroxide are mixed at 7:3)

4. 암모니아수와 과산화수소가 5:5로 혼합된 용액에서 80 ℃로 5시간 동안 교반 시킴4. Stir for 5 hours at 80 ℃ in a mixed solution of ammonia water and hydrogen peroxide at 5:5

이와 같은 과정에 의하여, 도 3에서 도시하는 바와 같은 표면 개질 그래핀(20)을 제조할 수 있다. 도시하는 바와 같이, 표면 개질 그래핀(20)은 다층 구조를 이룰 수 있으며, 이때, 각 층과 층 사이에는 산소 작용기(21)가 위치하지 않을 수 있다.Through this process, it is possible to manufacture the surface-modified graphene 20 as shown in FIG. 3. As shown, the surface-modified graphene 20 may have a multilayer structure, and at this time, the oxygen functional group 21 may not be located between each layer and the layer.

그래핀을 이용한 방열 시트는 산화 그래핀(10) 만을 이용하여 제작할 수도 있다. 즉, 산화 그래핀(10)이 분산된 용액을 기재에 코팅하여 제작할 수 있다.The heat dissipation sheet using graphene may also be manufactured using only the graphene oxide (10). That is, it can be produced by coating a solution in which the graphene oxide 10 is dispersed on a substrate.

그러나 이와 같이 산화 그래핀(10)만을 이용하여 방열 시트를 제작하는 경우에는, 위에서 설명한 바와 같이, 산소 작용기가 다량 분포하여 열 전도도가 저하될 수 있다. 또한, 산화제 등의 약품, 반응을 종결시키는 약품 등에 의하여 산화 그래핀(10)에는 결함이 발생할 수 있다.However, in the case of fabricating a heat dissipation sheet using only the graphene oxide 10 as described above, as described above, a large amount of oxygen functional groups may be distributed, thereby reducing thermal conductivity. In addition, defects may occur in the graphene oxide 10 due to chemicals such as oxidizing agents or chemicals that terminate the reaction.

즉, 산화 그래핀(10)만을 이용하는 경우에는 산화 그래핀(10)의 단부 또는 표면에 발생할 수 있는 결함으로 인해 열전도도가 저하될 수 있다.That is, when only the graphene oxide 10 is used, the thermal conductivity may be lowered due to defects that may occur on the end or surface of the graphene oxide 10.

따라서, 산화 그래핀(10)과 함께 위에서 설명한 표면 개질 그래핀(20)을 함께 혼합하여 방열 시트를 제조하는 경우에는 상대적으로 결함이 작은 그래핀(20)에 의하여 전체적인 열전도도가 향상될 수 있다.Therefore, when a heat dissipation sheet is manufactured by mixing the surface-modified graphene 20 described above together with the graphene oxide 10, the overall thermal conductivity can be improved by the graphene 20 having relatively small defects. .

이때, 표면 개질 그래핀(20)의 함량은, 산화 그래핀(10) 대비 50 내지 80 wt%일 수 있다.At this time, the content of the surface-modified graphene 20 may be 50 to 80 wt% compared to the graphene oxide 10.

이와 같이, 산화 그래핀(10)과 표면 개질 그래핀(20)을 혼합하여 방열 시트를 제조하기 위하여, 먼저 혼합 재료를 제조할 수 있다(S30). 즉, 산화 그래핀(10)과 표면 개질 그래핀(20)이 혼합된 재료를 먼저 제조할 수 있다.In this way, in order to prepare a heat dissipation sheet by mixing the graphene oxide 10 and the surface-modified graphene 20, a mixed material may be prepared (S30). That is, a material in which the graphene oxide 10 and the surface-modified graphene 20 are mixed may be prepared first.

이러한 혼합 재료를 제조하는 과정(S30)은 산화 그래핀(10)에 물 또는 다른 용매에 분산된 표면 개질 그래핀(20)을 첨가함으로써 이루어질 수 있다.The process of manufacturing such a mixed material (S30) may be performed by adding the surface-modified graphene 20 dispersed in water or other solvent to the graphene oxide 10.

또한, 각각 용매에 분산된 산화 그래핀(10)과 표면 개질 그래핀(20)을 서로 혼합하여 수행될 수도 있다.In addition, it may be performed by mixing the graphene oxide 10 and the surface-modified graphene 20 each dispersed in a solvent with each other.

이와 같은 혼합 재료를 이용하여 기재에 코팅함으로써 필름을 형성할 수 있다(S40). 이러한 기재에 코팅하는 과정은 다양한 코팅 방법이 이용될 수 있다.A film can be formed by coating a substrate using such a mixed material (S40). Various coating methods may be used for coating the substrate.

이후, 이러한 필름을 건조하는 과정이 수행될 수 있다.Thereafter, a process of drying such a film may be performed.

또한, 필름을 열처리하여 그래핀의 결정성을 향상시킬 수 있고, 최종적으로 압연하여 그래핀 방열 시트를 제조할 수 있다.In addition, the film may be heat-treated to improve the crystallinity of graphene, and finally, a graphene heat-radiating sheet may be manufactured by rolling.

이후, 이와 같은 과정으로 제조된 그래핀 방열 시트를 제품에 적용할 수 있도록 제품별 크기로 커팅하는 과정이 수행될 수 있다.Thereafter, a process of cutting the graphene heat dissipation sheet manufactured in this way into a product size so that it can be applied to a product may be performed.

또한, 이러한 그래핀 필름의 일측면에 보호층을 형성 또는 부착하거나, 방열 시트의 타측면에 제품에 직접 부착할 수 있도록 점착층을 형성 또는 부착하여 방열 시트를 제작할 수 있다.In addition, a protective layer may be formed or attached to one side of the graphene film, or an adhesive layer may be formed or attached on the other side of the heat dissipating sheet to be directly attached to a product to prepare a heat dissipating sheet.

이와 같은 점착층은, 열원과의 부착 특성뿐 아니라 열원과의 간격을 최소화하면서 열원에서 발생하는 열을 방열층으로 효과적으로 전달하는 역할을 수행할 수 있다. Such an adhesive layer may play a role of effectively transferring heat generated from the heat source to the heat dissipating layer while minimizing the distance between the heat source and the heat source as well as the adhesion property to the heat source.

또한, 보호층은 그래핀 필름을 이루는 물질의 탈락을 방지하기 위하여 그래핀 필름 상에 코팅하여 구성될 수 있다. 그러나, 이러한 탈락 방지 특성 이외에도 방사 특성을 향상시킬 수 있다. 또한, 경우에 따라, 절연 특성을 향상시킬 수 있다.In addition, the protective layer may be formed by coating on the graphene film in order to prevent the material forming the graphene film from falling off. However, in addition to such drop-out prevention properties, it is possible to improve radiation properties. In addition, in some cases, insulating properties can be improved.

도 4는 그래핀 방열 시트의 일례를 나타내는 개략도이다.4 is a schematic diagram showing an example of a graphene heat dissipation sheet.

도시하는 바와 같이, 방열 시트(100)에는 산화 그래핀(10)과 산화 그래핀(10) 사이에 표면 개질 그래핀(20)이 위치하여 구성될 수 있다.As shown, in the heat dissipation sheet 100, a surface-modified graphene 20 may be positioned between the graphene oxide 10 and the graphene oxide 10 to be configured.

또는 표면 개질 그래핀(20) 사이를 산화 그래핀(10)이 잘 매우도록 구성될 수도 있다.Alternatively, it may be configured such that the graphene oxide 10 is very well between the surface-modified graphene 20.

이때, 위에서 설명한 바와 같이, 표면 개질 그래핀(20)은 층과 층 사이에 산소 작용기 등이 존재하지 않을 수 있으므로, 이러한 표면 개질 그래핀(20)을 포함하는 방열 시트(100)는 열전도 특성에 영향을 주지 않으면서 제조시의 분산성을 향상시킬 수 있다.At this time, as described above, since the surface-modified graphene 20 may not have an oxygen functional group or the like between the layer and the layer, the heat dissipation sheet 100 including the surface-modified graphene 20 has a thermal conductivity characteristic. Dispersibility during manufacturing can be improved without affecting.

또한, 표면 개질 그래핀(20)을 포함하는 방열 시트(100)는 산화 그래핀(10) 만으로 제작된 방열 시트에 비하여 열전도도가 향상될 수 있다.In addition, the heat dissipation sheet 100 including the surface-modified graphene 20 may have improved thermal conductivity compared to a heat dissipation sheet made of only graphene oxide 10.

이때, 표면 개질 그래핀(20)의 함량은, 위에서 언급한 바와 같이, 산화 그래핀(10) 대비 50 내지 80 wt%일 수 있다.At this time, the content of the surface-modified graphene 20 may be 50 to 80 wt% compared to the graphene oxide 10, as mentioned above.

그래핀은 탄소 원자들이 육각 구조의 단일 층으로 이루어진 물질로서, 평면 쪽에는 파이 전자가 풍부하여 열전도도와 전기 전도도가 매우 우수한 물질이고, 이와 같은 그래핀은 열전도도가 3000 내지 5000 W/mK 정도로 매우 높으므로, 산화 그래핀(10)과 표면 개질 그래핀(20)을 통하여 열원으로부터 전달되는 열을 효과적으로 방출할 수 있다.Graphene is a material consisting of a single layer of a hexagonal structure, and is a material having excellent thermal conductivity and electrical conductivity due to the abundance of pi electrons on the plane side. Such graphene has a very high thermal conductivity of 3000 to 5000 W/mK. Since it is high, it is possible to effectively dissipate heat transferred from a heat source through the graphene oxide 10 and the surface-modified graphene 20.

또한, 위에서 설명한 바와 같이, 이러한 그래핀 방열 시트를 제작함에 있어서, 결함의 발생이 억제된 고품질로 형성 가능하여, 이러한 방열 시트(100)의 열 방출 특성을 더욱 향상시킬 수 있는 것이다.In addition, as described above, in manufacturing such a graphene heat dissipation sheet, it is possible to form high quality with suppressed occurrence of defects, thereby further improving the heat dissipation characteristics of the heat dissipation sheet 100.

한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시 예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.On the other hand, the embodiments of the present invention disclosed in the specification and drawings are only presented specific examples to aid understanding, and are not intended to limit the scope of the present invention. In addition to the embodiments disclosed herein, it is apparent to those of ordinary skill in the art that other modified examples based on the technical idea of the present invention may be implemented.

10: 산화 그래핀 11: 산소 작용기
20: 표면 개질 그래핀 21: 산소 작용기
100: 그래핀 방열 시트10: graphene oxide 11: oxygen functional group
20: surface modified graphene 21: oxygen functional group
100: graphene heat dissipation sheet

Claims (9)

그래핀 방열 시트의 제조 방법에 있어서,
산화 그래핀을 제조하는 단계;
그래핀의 분산을 향상시킨 표면 개질 그래핀을 제조하는 단계;
상기 산화 그래핀 및 표면 개질 그래핀을 혼합한 혼합 재료를 제조하는 단계; 및
상기 혼합 재료를 이용하여 필름을 형성하는 단계를 포함하여 구성되고,
상기 표면 개질 그래핀은 팽창 흑연을 분쇄하고, 상기 분쇄된 팽창 흑연을 산으로 처리하여 제작하고,
상기 산화 그래핀은 다층 구조를 이루고 각 층과 층 사이에 이러한 산소 작용기가 위치하고,
상기 표면 개질 그래핀은 상기 다층 구조의 각 층과 층 사이에 산소 작용기가 위치하지 않는 다층 구조를 이루는 것을 특징으로 하는 그래핀 방열 시트의 제조 방법.In the manufacturing method of the graphene heat radiation sheet,
Preparing graphene oxide;
Preparing a surface-modified graphene with improved dispersion of graphene;
Preparing a mixed material obtained by mixing the graphene oxide and the surface-modified graphene; And
Consisting of including the step of forming a film using the mixed material,
The surface-modified graphene is produced by pulverizing expanded graphite and treating the pulverized expanded graphite with acid,
The graphene oxide forms a multilayer structure, and such oxygen functional groups are located between each layer and the layer,
The surface-modified graphene is a method of manufacturing a graphene heat dissipation sheet, characterized in that it forms a multi-layer structure in which oxygen functional groups are not located between each layer of the multi-layer structure. 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 산 처리는, 염산 처리, 질산 리플럭스, 피라나 용액 처리 및 암모니아수와 과산화수소를 이용한 처리 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 그래핀 방열 시트의 제조 방법.The method of claim 1, wherein the acid treatment includes at least one of hydrochloric acid treatment, nitric acid reflux, pyranha solution treatment, and treatment using aqueous ammonia and hydrogen peroxide. 제1항에 있어서, 상기 표면 개질 그래핀의 함량은, 상기 산화 그래핀 대비 50 내지 80 wt%인 것을 특징으로 하는 그래핀 방열 시트의 제조 방법.The method of claim 1, wherein the content of the surface-modified graphene is 50 to 80 wt% compared to the graphene oxide. 제1항에 있어서, 상기 혼합 재료를 제조하는 단계는, 용매에 분산된 산화 그래핀과 용매에 분산된 표면 개질 그래핀을 서로 혼합하는 것을 특징으로 하는 그래핀 방열 시트의 제조 방법.The method of claim 1, wherein the preparing of the mixed material comprises mixing graphene oxide dispersed in a solvent and surface-modified graphene dispersed in a solvent with each other. 제5항에 있어서, 상기 필름을 열처리하는 단계; 및
상기 필름을 압연하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 그래핀 방열 시트의 제조 방법.The method of claim 5, further comprising: heat-treating the film; And
Graphene heat dissipation sheet manufacturing method, characterized in that it further comprises the step of rolling the film. 삭제delete 그래핀 방열 시트에 있어서,
산화 그래핀; 및
상기 산화 그래핀과 50 내지 80 wt%로 혼합된 표면 개질 그래핀을 포함하여 구성되고,
상기 산화 그래핀은 다층 구조를 이루고 각 층과 층 사이에 이러한 산소 작용기가 위치하고,
상기 표면 개질 그래핀은 상기 다층 구조의 각 층과 층 사이에 산소 작용기가 위치하지 않는 다층 구조를 이루는 것을 특징으로 하는 그래핀 방열 시트.In the graphene heat dissipation sheet,
Graphene oxide; And
Consisting of the graphene oxide and the surface-modified graphene mixed in 50 to 80 wt%,
The graphene oxide forms a multilayer structure, and such oxygen functional groups are located between each layer and the layer,
The surface-modified graphene is a graphene heat dissipation sheet, characterized in that it forms a multi-layered structure in which oxygen functional groups are not located between each layer and the layer of the multi-layered structure.
KR1020140057715A 2014-05-14 2014-05-14 Graphene thermal diffusion sheet and method for manufacturing the same KR102186244B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140057715A KR102186244B1 (en) 2014-05-14 2014-05-14 Graphene thermal diffusion sheet and method for manufacturing the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140057715A KR102186244B1 (en) 2014-05-14 2014-05-14 Graphene thermal diffusion sheet and method for manufacturing the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150130744A KR20150130744A (en) 2015-11-24
KR102186244B1 true KR102186244B1 (en) 2020-12-03

Family

ID=54844988

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140057715A KR102186244B1 (en) 2014-05-14 2014-05-14 Graphene thermal diffusion sheet and method for manufacturing the same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102186244B1 (en)

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101140196B1 (en) * 2010-04-02 2012-05-02 부산대학교 산학협력단 Polyimide Nanocomposites and Method for making the same
KR101333260B1 (en) * 2012-02-10 2013-11-26 동현전자 주식회사 Resin compositon for highly thermal conductive insulating materail and insulating fime

Also Published As

Publication number Publication date
KR20150130744A (en) 2015-11-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Amollo et al. Graphene for thermoelectric applications: prospects and challenges
Zhang et al. Enhancing thermoelectric properties of organic composites through hierarchical nanostructures
Zhang et al. Effectively decoupling electrical and thermal conductivity of polymer composites
Ahn et al. Thermal annealing of graphene to remove polymer residues
US20150024122A1 (en) Graphene ink and method for manufacturing graphene pattern using the same
US9460828B2 (en) Graphene printed pattern circuit structure
Aravind et al. Surfactant free graphene nanosheets based nanofluids by in-situ reduction of alkaline graphite oxide suspensions
Montes et al. Nanotubes based on monolayer blue phosphorus
KR20140093457A (en) Heat discharging sheet
JP6489979B2 (en) Heat dissipation component and manufacturing method thereof
Yeoh et al. Strain-tunable electronic and magnetic properties of two-dimensional gallium nitride with vacancy defects
KR101468975B1 (en) High conducting film using low-dimensional materials
Long et al. Theoretical investigation on two-dimensional non-traditional carbon materials employing three-membered ring and four-membered ring as building blocks
Montes et al. High‐Performance Field‐Effect Transistors Based on αP and βP
Jyothirmayee Aravind et al. Surfactant free graphene nanosheets based nanofluids by in-situ reduction of alkaline graphite oxide suspensions
KR20180050169A (en) Sulfur doped Reduced Graphene Oxide preparing method and the electromagnetic wave shielding material using the same and preparing method thereof
KR101761752B1 (en) Copper-carbon composite powder and manufacturing method the same
Tian et al. Strain‐Dependent Band Structures and Electronic Properties in Sb/Bi Lateral Heterostructures Calculated by First Principles
KR102186244B1 (en) Graphene thermal diffusion sheet and method for manufacturing the same
KR102258442B1 (en) Method for manufacturing graphene sheet and the graphene sheet manufactured by the same
KR20140121663A (en) Heat discharging paint and sheet using graphene and method for manufacturing the same
KR102092675B1 (en) Heat discharging sheet and method for manufacturing the same
KR100867137B1 (en) Method of fabricating carbon-nano tube/copper nano-composite powder
Biswas et al. Biased driven resonant tunneling through a double barrier graphene based structure
KR101622508B1 (en) Composite sheet comprising polymer nano composite layer and method for producing thereof

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right