一種石墨烯散熱塗層及其製備方法與流程
2024-04-12 19:45:05 1
1.本發明屬於散熱材料技術領域，涉及一種散熱塗層，具體涉及一種以石墨烯作為散熱介質的石墨烯散熱塗層及其製備方法。
背景技術：
2.染料敏化太陽能電池是電化學電池的一種，利用置於二氧化鈦層之上的吸光染料將光能轉化成電能。電解質是染料敏化太陽能電池的核心組成部分之一，主要起傳輸氧化還原對，將光激發染料還原的作用，電解質的性能直接影響太陽能電池的光電轉化效率、工作穩定性及循環使用壽命。
3.染料敏化太陽能電池用電解質存在液態、凝膠、固態等多種形式。其中，液態電解質和凝膠電解質多以有機溶劑作為電解質，存在易揮發、穩定性差等缺點，從而導致電池性能下降的問題。若將染料敏化太陽能電池工作時產生的熱量及時散去，則可以有效保證電解液導電率和穩定性，大幅降低其揮發、氧化等情況，對於提高染料敏化太陽能電池穩定性、使用壽命和光電轉換效率具有重要意義，也更有利於提高染料敏化太陽能電池的市場價值和應用前景。
技術實現要素：
4.本發明針對上述技術問題進行，提供一種以石墨烯作為散熱介質的散熱塗層，按質量百分比計，包括如下組分：0.5～3％石墨烯、0.025～0.3％分散穩定劑，餘量為水溶性樹脂。
5.優選的，分散穩定劑選自十二烷基苯磺酸鈉或十二烷基硫酸鈉；水溶性樹脂選自水性丙烯酸或水性聚氨酯。
6.本發明中的該石墨烯散熱塗層通過噴塗工藝形成在散熱載體外。散熱載體包括染料敏化太陽能電池或微納電子器件，適用於太陽能電池、現代工業裝備、航空航天、通信技術等多個領域。不同領域的不同部件適用的散熱塗層的厚度不同，可根據實驗進行確定，總體控制在10～100μm。
7.本發明的第二方面，提供了上述石墨烯散熱塗層的製備方法，包括如下步驟：以水溶性樹脂作為溶劑，將分散穩定劑按比例添加至溶劑中，然後按比例添加石墨烯，充分攪拌至均勻，得到液體塗層劑，然後採用噴塗工藝將液體塗層劑噴塗在散熱載體外側形成散熱塗層。
8.用於染料敏化太陽能電池時，採用噴塗工藝在染料敏化太陽能電池對電極端封裝玻璃外側形成散熱塗層。
9.本發明提供的石墨烯散熱塗層的散熱原理如下：石墨烯是一種具有單原子層的、蜂窩狀二維平面碳材料，其低維結構可顯著削減晶界處聲子的邊界散射，並賦予其特殊的聲子模式，表現出優異的導熱特性，其導熱係數理論值高達5300w/(m
·
k)。採用石墨烯散熱塗層，可有效提高界面表面的熱輻射性能，整個太陽能電池元件的熱傳遞方式升級為傳導
對流和輻射協同作用，大幅提升散熱性能。
10.本發明的有益效果如下：
11.首先，對染料敏化太陽能電池封裝外殼一側進行散熱塗層工藝處理，可有效提升該元器件在工作時的散熱效率，有效改善其核心組分之一電解液的揮發、氧化等現象，大幅提升工作穩定性、使用壽命及光電轉換效率。
12.其次，石墨烯作為散熱介質可充分發揮其高導熱效率的優勢，顯著提升塗層的導熱係數和散熱效率，同時塗層還具備耐磨和防腐蝕等輔助功能。
13.再次，散熱塗層採用水性樹脂作為基底，相較於有機溶劑，具有綠色低voc排放，環境友好，可根據不同基材設計等優勢。
14.最後，所開發的散熱塗層製備及塗裝工藝簡單，可在不影響染料敏化電池工藝過程的前提下進行後處理，操作安全方便，對於工業化生產十分有利。
具體實施方式
15.現結合具體實施例對本發明作詳細描述，但應當理解，下面所具體描述的內容是說明性的而非限制性的，不應以此限制本發明的保護範圍。
16.實施例1
17.本實施例提供的以石墨烯作為散熱介質的散熱塗層，按質量百分比計，包括如下組分：0.5％石墨烯、0.025％分散穩定劑十二烷基苯磺酸鈉，餘量為水性丙烯酸。
18.該散熱塗層的製備方法如下：將十二烷基苯磺酸鈉按比例添加至溶劑水性丙烯酸中，然後按比例添加石墨烯，充分攪拌至均勻，得到液體塗層劑，然後採用噴塗工藝將液體塗層劑噴塗在散熱載體外側形成散熱塗層。
19.實施例2
20.本實施例提供的以石墨烯作為散熱介質的散熱塗層，按質量百分比計，包括如下組分：3％石墨烯、0.3％分散穩定劑十二烷基硫酸鈉，餘量為水性聚氨酯。
21.該散熱塗層的製備方法如下：將十二烷基硫酸鈉按比例添加至溶劑水性丙烯酸中，然後按比例添加石墨烯，充分攪拌至均勻，得到液體塗層劑，然後採用噴塗工藝將液體塗層劑噴塗在散熱載體外側形成散熱塗層。
22.上述兩個實施例中，散熱載體包括染料敏化太陽能電池或微納電子器件，適用於太陽能電池、現代工業裝備、航空航天、通信技術等多個領域。不同領域的不同部件適用的散熱塗層的厚度不同，可根據實驗進行確定。
23.以上顯示和描述了本發明的基本原理、主要特徵和本發明的優點。本行業的技術人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發明的原理，在不脫離本發明精神和範圍的前提下本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發明範圍內。本發明要求保護範圍由所附的權利要求書及其等同物界定。
技術特徵：
1.一種石墨烯散熱塗層，其特徵在於，按質量百分比計，包括如下組分：0.5～3％石墨烯、0.025～0.3％分散穩定劑，餘量為水溶性樹脂。2.根據權利要求1所述的石墨烯散熱塗層，其特徵在於：其中，所述分散穩定劑選自十二烷基苯磺酸鈉或十二烷基硫酸鈉。3.根據權利要求1所述的石墨烯散熱塗層，其特徵在於：其中，所述水溶性樹脂選自水性丙烯酸或水性聚氨酯。4.根據權利要求1所述的石墨烯散熱塗層，其特徵在於：其中，所述石墨烯散熱塗層通過噴塗工藝形成在散熱載體外。5.根據權利要求4所述的石墨烯散熱塗層，其特徵在於：其中，所述散熱載體包括染料敏化太陽能電池或微納電子器件。6.根據權利要求1所述的石墨烯散熱塗層，其特徵在於：其中，所述散熱塗層的厚度為10～100μm。7.權利要求1～6任一項所述的石墨烯散熱塗層的製備方法，其特徵在於，包括如下步驟：以水溶性樹脂作為溶劑，將分散穩定劑按比例添加至溶劑中，然後按比例添加石墨烯，充分攪拌至均勻，得到液體塗層劑，然後採用噴塗工藝將液體塗層劑噴塗在散熱載體外側形成散熱塗層。
技術總結
本發明公開了一種石墨烯散熱塗層及其製備方法，該散熱塗層按質量百分比計，包括如下組分：0.5～3％石墨烯、0.025～0.3％分散穩定劑，餘量為水溶性樹脂。優選的，分散穩定劑選自十二烷基苯磺酸鈉或十二烷基硫酸鈉；水溶性樹脂選自水性丙烯酸或水性聚氨酯。該散熱塗層的製備方法如下：以水溶性樹脂作為溶劑，將分散穩定劑按比例添加至溶劑中，然後按比例添加石墨烯，充分攪拌至均勻，得到液體塗層劑，然後採用噴塗工藝將液體塗層劑噴塗在散熱載體外側形成散熱塗層。形成散熱塗層。
技術研發人員：張燕萍 張逸瑾 趙志國
受保護的技術使用者：上海利物盛納米科技有限公司
技術研發日：2022.12.27
技術公布日：2023/3/28