高导热绝缘复合材料的研究
复合材料的热导率与热稳定性研究
复合材料的热导率与热稳定性研究在现代科技和工程领域中，复合材料因其独特的性能组合而备受关注。
其中，热导率和热稳定性是评估复合材料性能的关键指标，对于材料在高温环境下的应用具有重要意义。
首先，让我们来了解一下什么是复合材料。
复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法组合在一起而形成的一种新型材料。
这些不同的材料在性能上相互补充，从而使复合材料具备了单一材料所无法达到的优异性能。
热导率是指材料传递热量的能力。
对于复合材料而言，其热导率的大小取决于多种因素。
其中，组成材料的热导率是一个重要的基础因素。
例如，如果一种复合材料由高导热的材料（如金属）和低导热的材料（如聚合物）组成，那么整体的热导率将受到这两种材料比例和分布的显著影响。
材料的微观结构也对热导率起着关键作用。
在复合材料中，界面的存在会对热传递产生阻碍。
如果界面结合不良或者存在空隙，热流在传递过程中就会遇到更多的阻力，导致热导率降低。
此外，材料内部的晶体结构、孔隙率等微观特征也会影响热导率。
热稳定性则是指材料在高温环境下保持其物理和化学性能稳定的能力。
在实际应用中，许多复合材料需要在高温条件下工作，例如航空航天领域的发动机部件、电子设备中的散热元件等。
如果材料的热稳定性不足，可能会发生变形、分解、氧化等不良现象，从而影响其性能和使用寿命。
为了提高复合材料的热导率和热稳定性，研究人员采取了多种策略。
一种常见的方法是优化材料的组成和配比。
通过选择具有高热导率和良好热稳定性的材料，并合理调整它们在复合材料中的比例，可以在一定程度上改善整体性能。
对复合材料的微观结构进行调控也是一个重要的方向。
例如，通过采用特殊的制备工艺，如定向凝固、热压等，可以使材料内部的结构更加有序，减少界面缺陷，从而提高热导率和热稳定性。
另外，添加增强相也是一种有效的手段。
例如，在聚合物基复合材料中添加碳纤维、石墨烯等高导热的增强相，可以显著提高材料的热导率。
导热高分子复合材料的研究进展
（ ． ＣＦ Ｌａ ， ｔｒａｓ ｃｅ ｃ ｎ ｔｕ ｅ Ｓ ｈ ｏ ｆ ｈ ｍｉ ｒ ｎ ｈ ｍｉａ ｎ ｉｅ ｒ ｇ Ｚ ｏ ｇ ｈ ｎＵｎ ｖ ｒｉ ， １ Ｐ Ｍ ｂ Ｍａｅｉｌ Ｓ ｉｎ ｅＩｓｉ ｔ， ｃ ｏ ｌ ｅ ｓ ｙ ａ ｄＣ ｅ ｃ ｌ ｇｎ ｅｉ ， ｈ ｎ ｓ ａ ｉｅｓｔ ｔ ｏＣ ｔ Ｅ ｎ ｙ
导 热 材 料 在 国 防 工 业 和 国 民 经 济 各 个 领 域 都 有 很 广 泛 的 应 用。传统意义上 的导热、导电材 料多指金属 ３Ａｕ ￣ 、Ａｇ ｕ ｌ ｌ 、Ｃ 、 Ａ１ 、Ｍｇ ，金属 氧化物 如Ａ１ 、Ｍｇ 等 ０３ ２ Ｏ、Ｂｅ 、Ｚ Ｏ、Ｎｉ ， Ｏ ｎ Ｏ等 金 属氮 化物 ￣ Ａ Ｎ、Ｓ３ ４ Ｂ Ｉ１ ｉ 、 Ｎ等 以及 其 它 非 金 属 材 料 如 石 墨 Ｎ 和炭黑 等 。随着工业 生产和科学技术 的迅速发展 ，人们对导 』 热 材 料 提 出 了更 新 、更 高 的 要 求 ，除 导热 性 外 ， 望 材 料 具 有 希 优 良的综合性能如质轻、易工艺化、力学性能 优异 、耐化学腐 蚀 等， 而且 由于现代信息产业 的快速发展 ， 对于 电子设备具有 超 薄、轻便 、数字化、多功能化、网络化方 向发展寄予很高 的 期望 Ｊ 。。高分子 材料 由于具有质轻、耐化 学腐蚀、易加工成 型 、 电绝 缘 性 能 优 异 、力 学 及 抗 疲 劳 性 能 优 良等 优 异 的特 点 ， 开 始 向这 些 领 域 渗 透 ，并 逐 步 在 这 个 领 域 发 挥 着 重 要 的 角色 。 然 而 ，由于 高 分 子 材 料 是 绝 缘 体 ， 热 导 率 极 低 ，在 很 大 程 度 且 上 限制 了它 在 这 些 领 域 的应 用 。因此 ， 发 出 具有 高导 热 、导 开 电性 能 ， 综 合 性 能 优 异 的高 分 子 材 料 是 近 几 年 研 究 的一 个 热 且 点 ，并取得了显著成果 ， 进一步拓宽 高分子材料在 导热 、导 电 方面 的应 用 领 域 。特 别 是 近 年 来 ，高 信 息 产 业 的蓬 勃 发展 ， ｊ 如 电器 、 微 电子 领 域 中广 泛使 用 的高 散 热 界 面 材 料 及 封 装 材 料 ，电磁 屏 蔽 、 电子 信 息 领 域 广 泛 使 用 的功 率 管 、集 成 块 、热 管 、集成 电路、覆铜基板等元器件 ，塑料在这些高端信息化产 品配 件 上 的应 用 将 向着 高 功 率 化 、高 密 度 化 、高集 成化 ， 热 散 快 等 方 向发 展 ， 为 高 导 热 高 分 子 材 料 在 新 的领 域 的发 展 提 供 这 了更 大 的舞 台 。 在 橡 胶 工 业 中 ， 热 性 能 的 研 究 主 要 集 中在 硅 橡 胶 、丁腈 导 橡 胶 为 基 体 的应 用领 域 ， 同时 也 有 小 部 分 报 道 了 以 丁苯 橡 胶 、 天 然 橡 胶 、丁基 橡 胶 、Ｓ Ｓ 为 基 体 的 导 热 橡 胶 的 研 究 。目前 ， Ｂ等 电子 电气是导热橡胶 的主要应用领域 ， 用于制造与 电子元器件 相接触 的橡胶制 品，为元器 件提供 良好的散热、绝缘 、以及减 震作用 。 在黏合剂工业 中， 导热胶黏剂主要用在 电子 电气领域 作为黏接和封装材料使用‘ 。
导热高分子复合材料的研究与应用
导热高分子复合材料的研究与应用作者：张超来源：《科协论坛·下半月》2013年第11期摘要：社会发展以及工业的发展给工业领域带来了更多改革的可能性，人们对工业产品的功能也提出了更高的要求。
对于导热材料，由于其导性能较好，但是无法满足绝缘的条件。
因此，一种能够中和绝缘性与导热性功能的导热高分子复合材料应运而生，满足了当前生产生活的要求的同时也需要不断在其基础上进行深层次的探索，发挥其在社会各个领域的最大作用，得到最佳的经济效益。
关键词：导热高分子复合材料研究应用中图分类号：TB332 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）011-070-02从上世纪40年代以来，人类对于高分子复合材料的研究已经有将近70年的历史，并且在工业材料应用领域得以普遍应用。
但是，随着经济的发展、科技的进步，人们在导热材料应用程度与范围方面提出了更高的要求，不仅仅是满足于传统材料的单一性能，而是对材料优良的综合性能寄予了更高的期望，如用在化工生产以及废水处理的热交换器一方面要有良好的导热能力，另一方面又要能够耐化学腐蚀、耐高温；相应地在电子电气领域，随着集成技术以及组装技术方面的迅猛发展，电子元件以及逻辑电路的占地空间也越来越小，所以传统的高分子复合材料就不仅仅是需要良好的导热的功能，还要能够具备一定的绝缘能力。
但是，由于受到传统工艺的限制，复合材料大部分属于导热性能良好的金属材料，往往不耐腐蚀，当前的技术为了克服导热材料的耐腐蚀性而采用了合金技术以及进行防腐涂层的技术，同时，复合材料的耐热性却降低了。
由于传统导热材料无法满足人们对于工业生产中的应用，因此，新型导热高分子复合材料应运而生，人们更多地将其应用于各个领域。
如何提升导热高分子材料的综合功能成为了工业领域乃至社会各界的重要研究课题。
1 对于导热高分子复合材料的课题研究现状1.1 导热高分子复合材料的运作原理声子、光子以及电子是固体形态内部的导热介质。
高导热金刚石Cu复合材料研究进展
高导热金刚石Cu复合材料研究进展
高导热金刚石/铜（Diamond/Copper）复合材料是一种具有高导热性能的材料，由金刚石颗粒和铜基体组成。
这种复合材料结合了金刚石的优异导热性和铜的良好导电性，具有广泛的应用前景。
以下是关于高导热金刚石/铜复合材料研究的一些进展：
1. 制备技术：制备高导热金刚石/铜复合材料的主要方法包括电化学沉积法、热压法、高压高温法和黏结剂法等。
这些方法可以在金刚石颗粒和铜基体之间形成牢固的结合，并实现优异的导热性能。
2. 导热性能：高导热金刚石/铜复合材料具有出色的导热性能，可以达到甚至超过单晶金刚石。
金刚石颗粒的高导热性能和铜基体的良好导电性使这种复合材料能够有效传导热量，具有广泛的热管理应用潜力。
3. 界面热阻：金刚石颗粒和铜基体之间的界面热阻是影响高导热金刚石/铜复合材料导热性能的重要因素。
研究者通过界面改性、介入层和界面强化等方法来减小界面热阻，以提高导热性能。
4. 织构控制：研究者通过优化工艺和添加适当的添加剂，以控制金刚石颗粒在铜基体中的分布和方向，从而改善复合材料的导热性能。
例如，添加剂可以调节金刚石颗粒的尺寸、形状和分散性，以实现更均匀的导热路径。
5. 应用领域：高导热金刚石/铜复合材料在热管理领域有广泛的应用前景，例如半导体封装材料、电子器件散热器、高功率电子器件、激光器冷却器和热电模块等。
总体而言，高导热金刚石/铜复合材料的研究一直是一个活跃的领域。
通过不断优化制备工艺和界面控制技术，希望能够进一步提高复合材料的导热性能，扩大其在热管理应用中的应用范围和效果。
耐高温有机硅导热绝缘复合材料的制备及性能研究
耐高温有机硅导热绝缘复合材料的制备及性能研究
万炜涛;彭庆元;王红玉;陈田安;苗本田
【期刊名称】《有机硅材料》
【年(卷),期】2024(38)1
【摘要】以高黏度双组分硅树脂为基体、复配改性氧化铝为填料,与聚酰亚胺膜复合成型制得有机硅导热绝缘复合材料。
测试了该复合材料的性能,及其在250℃高温、冷热循环、高温高湿条件下老化1000 h后的性能变化情况。
结果表明,有机硅导热绝缘复合材料的热导率为4.2 W/(m·K)、邵氏OO硬度为65、密度为3.35 g/min、拉伸强度为10.5 MPa、断裂伸长率为56%、击穿电压为17.8 kV/mm、1 kV直流绝缘阻抗为56752 MΩ,耐高温和耐老化性能良好,有望在新能源汽车等领域得到进一步应用。
【总页数】6页(P22-26)
【作者】万炜涛;彭庆元;王红玉;陈田安;苗本田
【作者单位】深圳德邦界面材料有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TQ324.21
【相关文献】
1.绝缘导热加成型有机硅灌封胶的制备及性能研究
2.氧化锌@石墨烯/环氧导热绝缘复合材料的制备及性能研究
3.导热绝缘有机硅复合材料的制备与性能
4.导热绝
缘有机硅复合材料的制备与性能5.氮化硼/石墨烯复合导热填料的制备及其环氧树脂复合材料阻燃导热绝缘性能的研究
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高导热复合材料研究进展
高导热复合材料研究进展崔永红;焦剑;汪雷;吕盼盼【摘要】The thermal conducting mechanism and the theoretical models were introduced. The development of thermally conductive polymer based composites and their thermally conductive or hybrid fillers was summarized. Finally,the existent problems in the high thermally conductive polymer based composites were discussed and some suggestions were advocated.%综述了高导热型聚合物基纳米复合材料的导热机理、填充型复合材料的导热模型、高导热型聚合物基复合材料及其导热填料的研究现状。
最后，提出了高导热型聚合物基纳米复合材料存在的问题，并对其发展方向进行了展望。
【期刊名称】《粘接》【年(卷),期】2015(000)001【总页数】5页(P83-87)【关键词】高热导率;导热复合材料;导热模型;纳米填料【作者】崔永红;焦剑;汪雷;吕盼盼【作者单位】西北工业大学理学院应用化学系，陕西西安 710129;西北工业大学理学院应用化学系，陕西西安 710129;西北工业大学理学院应用化学系，陕西西安 710129;西北工业大学理学院应用化学系，陕西西安 710129【正文语种】中文【中图分类】TQ050.43导热高分子复合材料作为热管理材料，广泛应用于国防建设和国民经济中的各个领域。
近年来，电子行业尤其是LED节能灯产业的飞速发展，使导热复合材料的市场需求量大增。
随微电子集成技术和空芯印制板高密度组装技术的高速发展，电子仪器及设备日益朝轻、薄、短、小方向发展。
导热高分子复合材料的研究与应用进展
相互作用并在体系中形成类似链条与网状的导热网链， 当导
热 网链 的方 向与热流方 向一致 的时候 ， 热阻最小 、 导热性 能
最好 ； 反之则最差 Ｊ 。
１２ 导 热 高 分子 复合 材 料 的导 热理 论 模 型 ．
理 和化工生产 的热交换 器既需要具有导热能力 ， 又要求耐高
温、 耐化学腐蚀 。然而传统 的导热材料多 为导热性较好的金 属材 料 ， 由于金属 材料不 耐腐蚀 ， 使其 在某些领 域 的应 用受 到 限制 ， 目前采用 的防腐涂层技术和合金技术 虽然提高了金 属 的耐腐蚀 能力 ， 大大降低 了其导热性 。在 复合 材料 科学 却 领域 ， 来越多 的高性 能功能化材料应用 于工业生产 中。导 越 热高分 子复合 材料具 有优 良的综合性 能 ， 如耐化学 腐蚀 、 耐
Ｇ— — 填料 形成导热链 的难易程度因子 ；
．
聚合 物材料 的热导 率很小 。为 了使 聚合 物具 有更好 的热导 率， 可通 过以下两种方式进行改性 ： 第一 ， 合成具有高热导率 的聚合物 。如采 用 良好导热性能 的聚苯胺 等 ， 通过 电子导热 机 制实 现导热 ； 或者合 成具有 完整结 晶性 的聚合物 ， 通过 声 子实 现导热 。第 二 ， 采用 高热导率 物质填充 聚合物 ， 制备 聚 合物基 导热复 合材料 。如氮化铝 （ Ｎ）碳纤维 填充环 氧树 Ａ１ 、
范伟 ， Leabharlann 热高分子复合材料的研究与应用进展 等：
１１ ０
导热 高 子复合 材料的研 究与应 用进展 分
范 伟 冯 刚 赵 加 伟
３ ６０ ２ ０） １ （ 浙江工业职业技术学院 ， 绍兴 ３ ２０ ） （ ００ １ 浙江省岱山县职业技术学校 ， 舟山
高导热金属基复合材料的制备与研究进展
高导热金属基复合材料的制备与研究进展摘要：随着电子器件芯片功率的不断提高，对散热材料的热物理性能提出了更高的要求。
将高导热、低膨胀的增强相和高导热的金属进行复合得到的金属基复合材料，能够兼顾高的热导率和可调控的热膨胀系数，是理想的散热材料。
本文对以 Si、 SiCp、金刚石、鳞片石墨为增强相的铜基及铝基复合材料的研究进展进行了总结，并就金属基复合材料目前存在的问题及未来的研究方向进行了展望。
关键词：制备；研究进展；金属复合材料提升相和基体原材料的润滑性对复合材料的热性能有很大影响。
除此之外，基体中加强相的趋向和分布、复合材料的相组成和微观结构也会影响到原材料的导热系数。
为了防止复合材料中加强相分别不匀、趋向不匀等问题造成导热系数降低，在挑选复合材料制备方式时，应充分考虑各种方法的优缺点，并完善相关工艺指标，就可以获得导热系数最理想的金属基复合材料。
现阶段，铜基和铝基复合材料的制备技术大概可以分为固相法和液相法两类。
固相法有热压烧结法、高温高压烧结法和等离子放电烧结法等，液相法有搅拌铸造法和熔渗法等。
一、热压烧结法热压是制备复合材料传统的方式，主要加工工艺是将基体与加强相粉末混合匀称，然后放入磨具中增加工作压力，除气后升温至固相线环境温度下，在空气、真空泵及保护气中致密化，产生复合材料。
热压烧结法是金属基复合材料的重要制备方式，此方法的优势是生产出的复合金属质量稳定，加强相和金属粉占比可调。
可是，缺陷非常明显，烧结必须使用磨具，无法制备外观繁杂、尺寸大的金属基复合材料，且工艺成本高。
Goryuk 研发了电子元件基材使用于SiC/Al复合材料的压合工艺流程之中，通过隔热保温时间与压力对SiC/Al复合材料相对密度和导热系数产生的影响。
通过Goryuk的研究最佳的制备参数为：烧结环境温度700摄氏度、烧结工作压力20 MPa、隔热保温时长1 h、保护气为N2。
选用该加工工艺所得到的复合材料导热系数为240 W m-1K-1。
绝缘导热Si3N4／LLDPE复合材料的研制
温 度 、 晶度 、 导 率 、 结 热 电绝 缘 性 能 及 力 学性 能 的影 响 。 果 表 明， 入 ３ 子 ， 高 了 Ｌ Ｄ Ｅ的 熔 融 温度 和结 晶 结 加 Ｎ 粒 提 Ｌ Ｐ 度 ；当 ｗ（ｉ ４ ３ ％ 时 ， 系热 导 率 达 基 体 的 ６ ７倍 ，热 导率 随 Ｓ３ 径 的 减 小 而 增大 ， 时 体 系仍 然 具 有 较 Ｓ３ ） ０ Ｎ 为 体 ～ ｉ 粒 Ｎ 此 高 电 阻率 及 良好 的 介 电性 能 ． 力 学 性 能 明 显下 降 。 但
２ 结 果 与 讨 论
Ｌ Ｄ Ｅ Ｐ ０ Ｕ， Ｌ Ｐ ， ９ １ 熔体 流动速率 （ Ｒ） ５ ＭＦ 为
１ ｉ， 国 进 口 ； ｉ Ｂ 相 六 方 结 构 ， 白 色 ０ｍ ｎ 韩 Ｓ３ ， 一 Ｎ 灰
粉末 ， 使用 温度达 １９０ ｏ ０ 以上开始 氧 ０ Ｃ，１ ０ｏ ０ Ｃ 化， 热导率为 ８ （ Ｋ ， 度大 于 ９ ％， ０Ｗ／ ｍ・ ） 纯 ８ 平均粒
关 键 词 ： 线 型低 密 度 聚 乙 烯
氮化硅
热导率
电绝 缘
粉 末 混合
中图分类号： Ｔ ２ ．＋ Ｑ ３ ５１２
文献标 识码 ： Ｂ
文章编号 ： １０ — ３６（０ ８ Ｏ — ０ ０ ０ ０ ２ １９ ２ ０ ） １ ０４ － ４
聚乙烯具 有卓 越 的电绝 缘性 和介 电性 能 ， 制 备导热 电绝缘 聚乙烯可充分 发挥聚 乙烯 固有 的优 良电性能及 复合 材料较 高的热导率 ，这类材料 除 用 于一 些 耐 热 性 较 低 场 合 下 电 子 器 件 的 绝 缘 散热 、 封装 以及其 他 特殊 用 途外 ． 可用 于非 绝 还 缘场合 的散热需求【 近年来 ， ｏ ｌ ｏ ｍ ｒ、 Ｎ 、 １ 】 。 Ｃ ｏ Ｐ ｌ ｅｓ Ｌ Ｐ ｙ Ｐｒｇｉｅ等公 司推 出 了各 自的绝缘 性 导热 材料 ， ｅｅｒ ｎ 热导率高达普通 塑料 的 １ ～ ０ 。目前 ， ０５ 倍 国内对 导 热绝缘聚 乙烯 的研 究刚刚起步 ，研究集 中在石 墨 及金属粉末填充 聚 乙烯方 面。本工作 采用线 型低 密 度 聚 乙烯 （ Ｌ Ｐ ） 为 导 热 基 体 ， 高 导 热 ＬＤＥ作 与
《2024年高导热绝缘高分子复合材料研究》范文
《高导热绝缘高分子复合材料研究》篇一一、引言随着电子设备的快速发展和微型化，对高导热绝缘材料的性能要求越来越高。
为了满足这些需求，研究者们开始探索高导热绝缘高分子复合材料。
这种材料具有优异的导热性能和绝缘性能，同时具备轻质、低成本、易加工等优点，因此具有广泛的应用前景。
本文旨在研究高导热绝缘高分子复合材料的制备方法、性能及其应用。
二、高导热绝缘高分子复合材料的制备方法1. 材料选择高导热绝缘高分子复合材料的制备主要涉及基体材料、导热填料和添加剂的选择。
基体材料通常为高分子聚合物，如聚酰亚胺、聚四氟乙烯等。
导热填料可选择金属氧化物、碳材料等。
添加剂则用于改善材料的性能，如增强导热性能、提高绝缘性能等。
2. 制备方法高导热绝缘高分子复合材料的制备方法主要包括溶液共混法、熔融共混法和原位聚合法等。
其中，溶液共混法是将基体材料与导热填料在溶液中混合，然后通过干燥、热压等工艺制备成复合材料。
熔融共混法则是将基体材料与导热填料在高温下熔融混合，然后冷却固化。
原位聚合法则是将填料与单体混合，通过原位聚合反应制备复合材料。
三、高导热绝缘高分子复合材料的性能研究1. 导热性能高导热绝缘高分子复合材料的导热性能是其最重要的性能之一。
研究表明，通过调整导热填料的种类、含量和分布，可以显著提高复合材料的导热性能。
此外，基体材料的性质、填料的形状和尺寸等因素也会影响材料的导热性能。
2. 绝缘性能高导热绝缘高分子复合材料还具有良好的绝缘性能。
这主要归因于基体材料的绝缘性能以及填料与基体之间的界面效应。
在实际应用中，该材料能够有效地防止电流泄漏和电磁干扰。
3. 其他性能除了导热性能和绝缘性能外，高导热绝缘高分子复合材料还具有优异的机械性能、化学稳定性和耐候性等。
这些性能使得该材料在各种恶劣环境下都能保持良好的性能。
四、高导热绝缘高分子复合材料的应用高导热绝缘高分子复合材料在电子设备、航空航天、新能源等领域具有广泛的应用前景。
复合材料的热导率与应用探索
复合材料的热导率与应用探索复合材料在我们的日常生活和工业领域中扮演着越来越重要的角色。
你可能会好奇，啥是复合材料呀？简单来说，就是由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法组合在一起形成的新材料。
今天咱们就来好好聊聊复合材料的热导率以及它的各种神奇应用。
我先给大家讲个事儿。
前段时间我去朋友的工厂参观，他们正在生产一种新型的复合材料零部件。
我看到工人们在热火朝天地忙碌着，机器轰鸣，一片繁忙的景象。
我好奇地凑近一台正在加工的机器，看到一块黑乎乎的材料在刀具的切削下，不断地飞溅出碎屑。
朋友告诉我，这就是他们新研发的复合材料，具有出色的热导率，将用于高端的电子设备散热。
那到底啥是热导率呢？热导率啊，其实就是衡量材料导热能力的一个指标。
比如说，金属的热导率通常比较高，像铜、铝这些，能很快地把热量传递出去。
而像塑料、木材这类材料，热导率就比较低，导热就慢。
复合材料的热导率呢，那就复杂得多啦，因为它是由多种不同材料组合而成的。
不同的复合材料，热导率的差别那可大了去了。
这主要取决于组成它的材料种类、比例以及它们之间的结合方式。
比如说，有些复合材料里加入了大量的碳纤维，那它的热导率可能就会大幅提高。
还有些会添加一些特殊的陶瓷颗粒，也能增强导热性能。
复合材料的热导率在很多领域都有着重要的应用。
就拿电子设备来说吧，咱们现在的手机、电脑，性能越来越强大，但同时也产生了更多的热量。
如果不能及时把这些热量散出去，那设备就容易出故障，甚至会缩短使用寿命。
这时候，具有高导热率的复合材料就派上用场啦。
它们可以被制成手机的后盖、电脑的散热片，快速地把内部产生的热量传导出去，让设备能够稳定运行。
再比如说在汽车制造领域，发动机在工作时会产生大量的热量。
为了提高发动机的性能和可靠性，就需要用到高效的散热材料。
复合材料由于其可设计性强，可以根据具体的需求调整热导率和其他性能，成为了汽车散热系统的理想选择。
在航空航天领域，复合材料的热导率更是至关重要。
关于导热高分子材料的研究与应用
关于导热高分子材料的研究与应用摘要：随着科学技术的进展,导热高分子材料的研究和开发也越来越高端。
在理论方面，对高分子材料导热性能的定义、导热原理、导热性能以及影响因素等开展了研究，在高传导性传热复合材料的选择与复合加工技术方面也获得了重要发展。
目前，应用和研究最为广泛的是添加型导热高分子材料，它具有制作工艺相对简单以及成本较低的特性，受到各个领域的关注。
关键词：导热高分子材料；研究；应用1.导热高分子材料的分类1.1导热塑料导热塑料的高分子基体为树脂，以金属氧化物、金属氮化物、碳硼化合物作为填充物。
通过实验发现，当选用氧化铝、硅酸铝等物质进行填充时，导热高分子材料的导热性能表现更优，且导热性能的高低与填充物的数量正相关。
另外，将金属粉末、石墨、碳纤维等作为填充物，与聚乙烯、聚丙烯混合而成的导热高分子塑料，其导热性能也会得到明显的提升，主要是由于石墨、碳纤维等物质的结构更稳定。
1.2导热胶合剂导热胶合剂按照绝缘性能可分为绝缘型和非绝缘型，主要应用在半导体、密封、热绝缘等领域。
生产导热胶合剂的过程中，若对填充物进行固化处理，可显著提高导热高分子材料的导热能力，选用碳纤维作为填充物也能起到相同的效果。
1.3导热橡胶导热橡胶可分为结构型和填充型，目前研究重点放在填充型橡胶上，如在丁苯橡胶内添加氧化铝，且研究发现，当填充水平相同时，橡胶导热性能与氧化铝的粒径相关[1]。
2.导热高分子材料的理论研究2.1导热原理填充的导热物质以及高分子基体在某种程度上影响着导热高分子材料的导热性能，正是因为这种性质以及相互作用之间的关系决定了复合高分子材料的导热性能。
高分子基体中没有均匀有序的晶体结构或者载荷子，不能够达到热传递的要求，所以高分子基体的导热性能不是很好。
而导热的填充材料，不管是什么样的形态，填充材料的导热性能比高分子基体要好很多。
当填充物质的填充量比较少时，填充材料之间空隙较大，没有很好的接触，这时高分子复合材料的导热性能基本没有提高。
复合材料的导热性能研究与优化
复合材料的导热性能研究与优化导热性能是复合材料在工程领域中一个重要的性能指标之一。
如何研究和优化复合材料的导热性能，对于提高材料的综合性能和扩大应用范围具有重要意义。
本文将介绍复合材料导热性能研究的现状、方法以及针对不同应用需求的优化策略。
首先，复合材料的导热性能由多种因素决定。
材料的热导率是其中最重要的一个因素，它与材料成分、结构以及导热路径等密切相关。
不同的复合材料具有不同的导热性能，如碳纤维复合材料具有较高的导热性能，而陶瓷复合材料则具有较低的导热性能。
因此，研究复合材料导热性能需要从这些因素入手，寻找影响导热性能的主要因素，并进行相应的优化。
其次，研究复合材料导热性能的方法多种多样。
一种常用的方法是通过实验测定材料的热导率，例如热物性测试仪等。
这种方法可以直接得到材料的导热性能参数，但是需要进行复杂的实验操作，费时费力。
另一种方法是通过数值模拟计算材料的导热性能，例如有限元分析等。
这种方法可以较为准确地模拟材料的导热过程，但是需要具备一定的计算能力和模拟经验。
在进行复合材料导热性能优化时，需要考虑不同应用需求。
例如，对于导热界面材料而言，优化导热性能可以提高散热效率，降低温度，从而提高设备的工作稳定性。
对于导热材料而言，优化导热性能可以提高材料的传热效率，降低能耗，提高系统的能效。
因此，在进行导热性能的研究和优化时，需要根据具体应用需求确定相应的指标，并针对这些指标进行材料设计和制备。
针对不同复合材料导热性能的优化需求，可以采取不同的方法。
例如，对于热界面材料，可以通过界面的改性来增加导热性能。
一种常用的方法是在热界面材料中引入导热纳米颗粒，增加导热路径，提高导热性能。
此外，还可以采用表面改性技术，增加界面接触面积，减小热界面阻抗，提高导热性能。
对于导热材料而言，可以通过材料的结构优化来提高导热性能。
例如，可以选择导热系数较高的材料作为基体，通过增加填充物含量或者改变填充物尺寸分布等方式来提高导热性能。
高热导率复合材料
一、高导热率复合材料1、导热非绝缘塑料1）金属粉填充一般有Cu、Ni、Sn、Al粉和填充的PVC、HDPE、PP、碳纤维(CF)或环氧树脂(EP)基体及固化剂的填充。
填料体积渗滤临界值取决于粒子形状和粒子在树脂中的空间分布，与填充因子呈线性关系；填充因子决定着材料的导热系数，它包含了材料中填料空间布局及粒子形状对导热系数的影响；由于材料内部的多孔性，在接近填充极限时很难实现材料的高导热性。
复合材料的热导率随着金属粉末含量增加而增加，当金属含量低于10%时，材料的热导率缓慢增加，当体积份数大于30%时，含铜粉的材料热导率高于含锡粉的材料；同时还研究了铜粉体积份数为40%时，材料的热导率与颗粒直径关系，实验表明当铜粉直径为40～60μm时，材料热导率较高。
但是目前这类的研究一般只得到小于10W/m.K的导热复合材料。
2）石墨及CF填充有研究结果表明，用热导率高、粒径小的石墨对聚丙烯进行填充改性，可以显著提高复合材料的热导率，当石墨质量百分含量为45％时，石墨/PP复合材料的热导率达到129W/（m·K），是纯聚丙烯树脂的6倍多；但流动性能和力学性能有所下降。
西安交大的井新利研究了天然鳞片状的石墨填充EP的导热及力学性能。
发现单独使用过粗或过细的石墨都不利于改善加工工艺性，而将几种不同细度的石墨搭配使用则有比较好的效果，搭配可使材料中石墨的堆砌更致密，能提高导热系数。
当石墨为60％时，导热系数达10 W/(m·K)，比纯EP提高了约50倍。
钱欣等研究了石墨填充改性酚醛的导热行为。
发现石墨含量并不是越大越好，呈现先慢增后快增然后再慢增甚至不变的情况。
张舜喜研究了石墨、炭黑填充PE的导热、力学性能。
发现随石墨填充量增多，导热系数明显增加，在50％用量时，导热系数达47.4 W/(m·K)；石墨粒子大小对PE性能也有影响，石墨粒子小，弯曲弹性模量、冲击性能高，反之就低；偶联剂增强了石墨与树脂间的界面粘合力，使制品具有实用价值。
浅谈导热高分子材料的研究与应用
浅谈导热高分子材料的研究与应用导热高分子材料是指具有良好导热性能的高分子材料，其具有优异的导热性能、优良的耐热性能和良好的耐化学性能，能够在高温、酸碱等恶劣环境下保持稳定的性能。
近年来，随着科学技术的不断发展，导热高分子材料得到了广泛的研究和应用，已经成为材料领域的热点之一。
本文将对导热高分子材料的研究现状和应用前景进行浅谈。
一、导热高分子材料的研究现状导热高分子材料是一种具有优异导热性能的新型材料，在电子、航空航天、汽车、医疗器械等领域具有广泛的应用前景。
目前，国内外对导热高分子材料的研究主要集中在以下几个方面：1. 导热高分子材料的制备方法制备导热高分子材料的方法主要包括添加导热填料、合成导热高分子共混物和导热高分子复合材料等。
添加导热填料是目前制备导热高分子材料的主要方法之一，常用的导热填料有石墨、碳纳米管、金属颗粒等。
通过将这些导热填料与高分子材料复合，可以显著提高材料的导热性能。
导热高分子材料的导热性能是衡量其优劣的重要指标。
目前，研究者们致力于提高导热高分子材料的导热性能，通过改变材料的结构、添加导热填料等方法，不断提高材料的导热系数，以满足不同领域的需求。
1. 电子领域如今，随着电子产品的普及和发展，其中的散热问题日益突出。
而优异的导热高分子材料可以用于制备导热性能优异的散热片、封装材料、导热膏等，以解决电子产品发热过大的问题。
导热高分子材料在电子领域的应用前景非常广阔。
2. 汽车领域汽车是现代社会必不可少的交通工具，而在汽车引擎、变速箱、制动系统等部件工作过程中，都会产生大量的热量。
而导热高分子材料可以用于制备汽车零部件的散热片、导热垫等，以提高零部件的散热效果，延长零部件的使用寿命。
3. 医疗器械领域导热高分子材料还可以用于医疗器械的制备，例如人工关节、假肢等。
这些医疗器械在使用过程中需要承受大量的压力和摩擦，因此需要具备良好的导热和耐热性能，而导热高分子材料则可以满足这一需求。
高导热C／C复合材料的发展现状
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄｓ Ｃ／Ｃ ｃ ｏ ｍｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｅ ｓ， Ｔｈ ｅ ｒ ｍａ ｌ ｃ ｏ ｎ ｄ ｕ ｃ ｔ ｉ ｖ ｉ ｔ ｙ， Ｃａ ｒ ｂｏ ｎ ｉｂ ｆ ｅ ｒ ， Ｔｈ ｅ ｒ ｍａ ｌ ｃ ｏ ｎ ｄ ｕｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｓ ｍ
具 发展 前景 的散 热材料 之一 。本 文综述 了国 内外高导 热 Ｃ ／ Ｃ复合材 料 的发 展现 状 ， 分析 了 Ｃ ／ Ｃ复合 材料 的热 物理性 能及 影响其 热 导率 的 因素 ， 介绍 了 Ｃ ／ Ｃ复 合材 料 的 导 热机 理 、 碳纤维、 基 体 炭 的 导热 性 能 ， 以及 高导 热
Ｐｒ ｏ ｇ ｒ ｅ ｓ ｓ ｏ ｆ Ｈｉ ｇ ｈ — Ｔ ｈ ｅ ｒ ｍａ ｌ Ｃｏ ｎ ｄ ｕ ｃ ｔ ｉ ｖ ｉ ｔ ｙ Ｃａ ｒ ｂ ｏ ｎ ／Ｃａ ｒ ｂ ｏ ｎ Ｃｏ ｍｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｅ ｓ
Ｋ Ｏ Ｎ Ｇ Ｑ ｉ ｎ ｇ
Ｆ Ａ Ｎ Ｚ ｈ ｅ ｎ
Ｃ ／ Ｃ复合材料 的 制备和 改性 等 。 关键 词 Ｃ ／ Ｃ复合 材料 ， 热 导率 ， 碳纤维， 导 热机 理 Ｄ Ｏ Ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｉ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ７ — ２ ３ ３ ０ ． ２ ０ １ ４ ． ０ １ ． ０ ０ ２ 中 图分 类号 ： Ｔ Ｑ ３ ４ ２ ． ７ ４
０ 引 言
等 相 匹配 ， 以避免 芯 片 的热 应 力 损 坏 ， 同 时要 求 材 料
随着 科学技 术 的迅猛发 展 ， 散热 成为许 多领 域发
展 的关键 技术 。航 天 飞行 器 热 控 系统 的 电子设 备 趋 于小 型高 效化 、 质量 轻质化 、 结构 紧凑 化 ， 运 行过 程 中 会产 生和 积 累大量 的热量 ， 对所 用材 料有着 特殊 而苛 刻 的要 求 ¨ ； 卫 星等空 间 飞行 器 的 大 面积 薄板 结 构 、 导 弹鼻锥体 、 固体 火箭 发动 机喷管 等航 天领域 工作 较 严峻 的部位 及核 聚变 堆用 面对等 离子 体材料 ， 需要 材 料具 有质量 轻 、 热导率高 、 力学 性 能 良好 等优 异 的综 合性 时 间 飞
高导热环氧复合材料干式电抗器热点温升的仿真研究
高导热环氧复合材料干式电抗器热点温升的仿真研究曲展玉1，钟昱尧1，宋岩泽1，2，谢子豪1，孟雨琦1，谢庆1，2（1.华北电力大学电力工程系，河北保定071003；2.华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室，北京102206）摘要：干式电抗器的稳定运行影响新型电力系统的输电可靠性。
干式空心电抗器包封材料整体由浸有环氧树脂的玻璃纤维丝经高温固化而成。
本文采用多物理场耦合有限元方法，考虑干式空心电抗器的包封材料热导率对其热点温升的影响，建立了环氧复合材料的COMSOL微观仿真模型和外电路约束下的干式空心电抗器电-磁、流-热耦合计算模型。
将电磁场下的损耗作为热源计算温度场与流场分布，研究在25℃环境温度下常规/高导热环氧复合材料对干式空心电抗器热点温升的影响规律。
结果表明：高导热环氧树脂对复合材料热导率的提升效果显著；包封材料本体及周围空气温度场区域中热点温升最大值为103.75℃，出现在内部第4层包封材料的上端处；不同热导率的复合材料对降低干式电抗器的热点温升有明显差异，其中干式电抗器在高导热环氧树脂复合材料下的热点温度降低了7.55℃。
关键词：干式空心电抗器；热导率；热点温升；多物理场耦合中图分类号：TM215；TM472 DOI:10.16790/ki.1009-9239.im.2024.04.015Simulation study on hot spot temperature rise of dry reactor with high thermal conductive epoxy composite as encapsulating materialQU Zhanyu1, ZHONG Yuyao1, SONG Yanze1,2, XIE Zihao1, MENG Yuqi1, XIE Qing1,2(1. Department of Electrical Engineering, North China Electric Power University, Baoding 071003, China;2. State Key Laboratory of Alternate Electrical Power System with Renewable Energy Sources,North China Electric Power University, Beijing 102206, China)Abstract: The stable operation of dry-type reactors affects the transmission reliability of new power system. The encapsulating material of dry-type reactor is made of glass fiber filament impregnated epoxy resin cured at high temperature. In this paper, a multiphysics coupled finite element method was used to consider the influence of thermal conductivity of the encapsulating material for dry-type reactor on its hot spot temperature rise, and a COMSOL microscopic simulation model of epoxy composites and an electro-magnetic and flow-thermal coupling calculation model of dry-type reactor under the constraints of external circuits were established. The temperature field and flow field distribution were calculated by using the loss under electromagnetic field as the heat source, and the influence of conventional/high thermal conductive epoxy composites on the hot spot temperature rise of the dry-type reactor at 25℃ of ambient temperature was studied. The results show that the high thermal conductive epoxy resin has a significant improving effect on the thermal conductivity of composites. The maximum hot spot temperature rise in the temperature field area of the encapsulating material body and the surrounding air is 103.75℃, which appears at the upper end of the fourth layer of encapsulating material. The epoxy resin composite with different thermal conductivity has obvious difference on decreasing the hot spot temperature of dry-type reactor, and the hot spot temperature of the dry-type reactor with high thermal conductive epoxy resin composite is reduced by 7.55℃.Key words: dry hollow reactor; thermal conductivity; hot spot temperature rise; multiphysical field coupling0 引言干式电抗器凭借线性度好、饱和性高、损耗小、运行维护方便等优点已成为在“双碳”战略下构建新型电力系统的重要发展方向[1]。
复合材料 调研报告
复合材料调研报告一、调研目的及背景介绍本次调研的目的是了解复合材料在各个领域中的应用情况。
随着科技的不断进步和工业的发展，复合材料逐渐成为替代传统材料的一种优选选择。
通过本次调研，我们希望了解复合材料的特点、应用领域、市场发展情况以及未来的发展趋势，为相关行业提供参考和指导。
二、复合材料的概念及特点2.1 概念复合材料是指由两种或两种以上的材料组合而成，各成分保持着自身的特性并相互作用形成新的材料。
复合材料优于传统材料的一个重要特征是其优异的性能以及与传统材料相比的轻量化和高强度。
2.2 特点复合材料具有以下特点：1. 轻质高强：复合材料的硬度和力学性能优于传统材料，而重量却相对较轻，在航空航天、汽车制造等领域有广泛应用。
2. 耐腐蚀性好：复合材料对化学物质的腐蚀性能较差，可以在恶劣环境下长时间使用。
3. 优异的导热性：根据不同的需求，复合材料可以具有良好的导热性能，可用于散热器等领域。
4. 电绝缘性好：复合材料有优异的绝缘性能，可应用于高电压场合。
5. 外观美观：复合材料可以加工成各种形状和颜色，具有良好的外观表现，可满足不同行业的需求。
3.1 航空航天在航空航天领域，复合材料广泛应用于飞机机身、翼尖、螺旋桨等部件的制造上。
相比于传统金属材料，复合材料具有更高的强度和更轻的重量，有助于减少飞机的燃料消耗，提高机身的耐久性。
3.2 汽车制造在汽车制造行业，复合材料常被用于汽车车身、座椅、车门等部件的制造中。
复合材料能够减轻汽车的整体重量，提高汽车的燃油效率，同时提供更好的安全性能和乘坐舒适度。
3.3 建筑工程在建筑工程领域，复合材料常被应用于墙体材料、屋面材料、隔热材料等的制造。
复合材料具有良好的保温隔热性能和防火性能，能够为建筑物提供更好的节能效果和安全保障。
3.4 电子电器在电子电器领域，复合材料广泛应用于电路板、散热器等部件的制造中。
复合材料具有优异的导热性能和绝缘性能，能够提高电子电器的工作效率和稳定性。
电子封装用高导热金属基复合材料的研究
ｈｉ ｉｔｅ ｅ ｓａ ａ ｄｎｅ ｓ ｈｅ ｅｍ ａ ｅ ｉ ｌ ｖｅ ｎ ｅ ｄ ｌ ｅ ｅ ａ ｅ ｔ ｙ ａ ｅ ｈａ ｄ ｔ ｅ ｍ ａ ｇｈ ｂｒｔ ｌ ｎ ｓ ｎｄ ｈ ｒ ｓ ，ｔ ｓ ｔ ｒａ ｓ ｈａ ｏｔｂｅ ｎ ｗｉ ｅ ｙ ｕｓ ｄ ｂ ｃ ｕｓ ｈｅ ｒ ｒ ｏ ｂ — ｃ ｎ ｄ ｉ ｏ ｏｍｐ ｅ － ｈ ｐｅ Ｔｈｉ ａ ｔｃ ｅ ｕｍｍａ ｉｅ ｓ ｈｉ ｅ ｎｔ ｃ ｌｘ ｓ ａ ． ｓ ｒ ｉ ｌ ｓ ｒｚ ｓ ｏｍｅ ｂｒ ａ ｈ ｏｕ ｓ ｎ ｕｒ ａ ｒ ｔ ｙ ｎ ｅ ｋｔ ｒ ｇｈ ｉ ｏ ｌ ｂｏ ａ ｏｒ ｉ ｎｅ ｒ ｎ ｔ ａ — ｅ
关 键 词 ：电子 封装 ； 导 热 ； 备 ； 终 成 形 高 制 近
中图 分 类 号 ： Ｂ ３ Ｔ ３３ 文 献标 识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ： ０ ２ ９ ５ ２ １ ） ４ ０ ０ —０ １ ０ —８ ３ （ ０ ０ ０ － ０ １ ４
随着信 息技 术 的 高 速发 展 ， 子器 件 中的 芯 片 电
Ｋｅ ｒ ｓ ｙ ｗｏ ｄ ：Ｅｌ ｃ ｒ ｎ ｃ ｐ ｃ ａ ｉ ｇ，Ｈｉ ｈ ｔ ｅ ｍａ ｏ ｄ ｃ ｉ ｉｙ ｅ ｔｏ ｉ ａ ｋ ｇｎ ｇ ｈ ｒ ｌｃ ｎ ｕ ｔｖ ｔ ，Ｐ ｅ ａ ａ ｉ ｎ，Ｎｅ ｒｎ ｔｓ ａ ｅ ｆ ｒ ｎ ｒ ｐ ｒ ｔｏ ａ — ｅ ｈ ｐ ｏ ｍｉ ｇ・Biblioteka 陶 瓷 专 题・
电子 封装 用 高 导 热金 属 基 复合 材 料 的研 究
何 新 波 ，任 树 彬 ，曲 选 辉 ，郭 志 猛
（ 京 科 技 大 学 材 料 科 学 与工 程学 院 北 京 １ ０ ８ ） 北 ０ ０ ３
Ｐｒ ｐａ ａ ｉ ｎ ｏ ｇ ｅ ｍ ａ ｎ ｕ ｔｖ ｔ ｅ ａ ａ ｒ ｘ Ｃｏ ｐｏ ｉｅ ｅ ｒ ｔｏ ｆ Ｈｉ ｈ Ｔｈ ｒ ｌＣｏ ｄ ｃ ｉ ｉｙ Ｍ ｔ ｌＭ ｔ ｉ ｍ ｓｔｓ
多功能复合材料的研究与应用
多功能复合材料的研究与应用随着科技的不断发展，复合材料得到了越来越广泛的应用。
复合材料具有轻量化、高强度、高韧性、高耐腐蚀性以及良好的机械、电学和磁学性质等优点。
可以说，复合材料是现代工业制造的基石之一。
而多功能复合材料，则是复合材料的一种重要发展方向。
1. 多功能复合材料的概念多功能复合材料是指在满足强度、刚度、韧性等基本性能要求的基础上，融合多种功能性能的高性能材料。
多功能复合材料不仅具有复合材料的高强度、高刚度等基本性能，而且还具有诸如防腐、导热、导电、防辐射、射频屏蔽等附加功能。
而这些功能是由复合材料中的附加物质如填料、涂层、导电剂、抗紫外光剂等实现的。
2. 多功能复合材料的制备方法2.1 复配制备法复配制备法是将多种附加物质加入到复合材料的基体中，实现多功能的方法之一。
通过复配制备法，可以得到广泛应用的一些多功能复合材料，如导电复合材料、防腐复合材料、导热复合材料、防辐射复合材料等。
2.2 电沉积制备法电沉积制备法是指通过电化学方法，将功能性金属沉积在复合材料表面以实现多种功能。
这种方法制备的多功能复合材料具有很高的表面密度和良好的附着力，能够实现复合材料的多种功能。
2.3 微胶囊制备法微胶囊制备法是将功能性物质包裹在微胶囊中，通过复合材料中的微胶囊来实现多功能。
这种方法制备的多功能复合材料具有较好的耐磨、耐腐蚀等性能。
3. 多功能复合材料的应用3.1 航空航天领域复合材料在航空航天领域的应用日趋广泛。
同时，多功能复合材料的应用也日益受到关注。
例如，航空航天领域需要具有防腐、导热、导电、防辐射等多种功能的材料，而多功能复合材料正好符合这些要求。
3.2 汽车制造领域随着人们对汽车轻量化的要求日益增加，复合材料在汽车制造领域的应用也日益广泛。
多功能复合材料不仅能够提供汽车需要的轻量化、高强度等基本性能，还能够满足导电、导热、防腐等多种功能要求。
3.3 电子电气领域多功能复合材料在电子电气领域的应用也日益广泛。
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13524137719@163.C OM高导热绝缘复合材料的研究Ξ张志龙1) 吴 昊2) 景录如1)(中国地质大学材料科学与化学工程学院1) 武汉 430074)(华东交通大学信息工程学院2) 南昌 330013)摘 要:综述了高导热绝缘复合材料的导热机理和常用的导热理论模型,介绍了基体材料和填料的研究进展,复合技术的进展及其在电子、电机行业的应用前景。
关键词:高导热;绝缘;复合材料;应用中图分类号:TQ330Study of the High Thermal Conductivity and Electrical Insulation CompositeZhang Zhilong 1) Wu H ao 2) Jing Luru 1)(College of Material Science and Chemical Engineering ,CU G 1),Wuhan 430074)(School of Information Engineering ,East China Jiaotong University 2),Nanchang 330013)Abstract :The heat conduction mechanism and normally used theoretical models of high thermal conducting and electrical insu 2lating composite are summarized in the paper.The progress in the polymer material ,filler and the fabricated techniques is intro 2duced ,otherwise ,the prospect of such materials applied in electronic field and electromotor is presented and predictedK ey w ords :high thermal conductivity ,electrical insulation composite ,application.Class number :TQ330 随着高分子材料在各行业应用的日渐普及,人们对其综合性能的要求不断提高。
在当代电子信息技术革命的浪潮中,电子电气材料领域急需导热绝缘材料来散发集成电路中产生的大量的热,使电子元件在合适的温度下稳定工作,延长使用寿命。
导热绝缘材料用于电机行业时,可有效地降低电机绕组的温升,减小电机体积并增大功率输出[1-3]。
到目前为止,还没有一种高分子材料同时具有导热性和绝缘性,国内外的研究都集中于将某种导热绝缘的无机填料掺杂到具有特定要求的高分子材料中,得到高导热绝缘复合材料。
本文将论述影响复合材料导热和绝缘的因素,并介绍国内外的理论和应用研究状况。
1 高导热绝缘复合材料导热机理及理论模型 热传导过程采取扩散形式。
固体中,热能的载荷者包括电子,声子(点阵波)和光子(电磁辐射)大多数聚合物,都是饱和体系,无自由电子,所以热能载荷者是声子。
如何利用各种手段以使体系中的导热网络最大程度上形成而达到有效的热传导,获得高导热性体系,许多研究者曾提出各种模型对不同形状填料(粉末,粒子,纤维等)填充的导热材料的导热率进行预测。
如Maxwell 、Bruggeman 、Eucken 、Nielsen 和Cheng -Vochen 的两相模型理论,以及其它的一些模型理论如Russell 、Jefferso 和Peter 2son 等。
Sundstron.D.W 将以上某些理论模型与实验结果相比较,发现它们有不同的偏差,如:Bruggeman 和Cheng -Vochen 的理论有4.5%的偏差,Maxwell 则有10.6%的偏差,Peterson 有10.8%的偏差[4-7]。
以上理论所讨论的填充量一般集中在0～10vol %(低填充)或10%～30vol %(中等填充),A 2gari.Y 等[8]提出了一种新模型,对高填充以及超高填充的导热材料进行了研究。
Agari.Y 提出的新理论模型认为,在那些填充的聚合物体系中,若所有填充粒子聚集形成的传导块与聚合物传导块总第150期2005年第6期 舰船电子工程Ship Electronic Engineering Vol.25No.6 36 Ξ收稿日期:2005年3月21日,修回日期:2005年4月13日YU MING YU MING YU MING 2/91111111113524137719@163.C OM在热流方向上是成行的,则复合材料导热率最高;若是成列的,则复合材料的导热率为最低,由于考虑了粒子的影响因素,并假定分散状态是均匀的,得到了理论等式:1gk =V f C 21gk f +(1-V f )・1g (C 1kp )其中,C 1为影响结晶度和聚合物结晶尺寸;C 2为形成粒子导热链的自由因子;k 为复合材料的导热率;kp 为聚合物的导热率;k f 为粒子的导热率;V f 为粒子的填充体积分数。
V.P.Privalko [9]等认为以上模型一般都假设两相界面是无限薄的,并没有考虑相界面区对导热性能的影响,因而预测结果必然会产生偏差。
据此,他提出了一种“计算型模型”———逐步平均法(SSA ),并作出了较为理想的预测。
有限元法引入热传导给计算复合材料的热导率带来了方便,Md.R.Isalam [10]等利用有限元法计算了碳纤维填充聚合物复合材料的横向(垂直于碳纤维)热导率,并作了合理的解释。
由于纤维填充的效果更好及独特的各向异性,因此关于纤维填充复合材料的导热模型,有更多的研究[4],[11],[12]。
I.H.Tavman ,H.Akmcl [12]研究了玻璃纤维增强高密度聚乙烯(HDPE )的横向导热系数,比较实验数据和Rayleigh ,geometric mean ,Spring &Tsai ,Halpin -Tsai 等模型的预测值,发现误差范围在2%以内,但何种模型更适合预测不同纤维填料含量,特别是高k f /k p 比的复合材料的导热系数,还需要进一步研究。
图1 高分子复合材料的导热模型2 基体材料与无机填料的研究影响填充聚合物复合材料导热绝缘性能的因素主要包括聚合物基体,填料及其两相界面的结构与性能。
2.1基体材料的研究作为导热绝缘复合材料基体材料,应具有如下性能:①本征绝缘,具有较高的导热系数。
导热系数高的基体树脂都是结构规整,结晶度高的聚合物:对于绝缘型的高分子材料来说,材料的导热系数取决于含极性基团的多少和极性基团偶极化的程度,这种极化所需的时间为10-9s 左右。
如聚酰亚胺所含的极性基团多,且较易极化,其导热系数为0.37W/(m ・k ),在有机薄膜中最高。
聚四氟乙烯无极性,其导热性就差,为0.25W/(m ・k )。
Luc Langer ,Denis Billaud [13]等研究了拉伸和退火PPS薄膜的热导,探讨了结晶度对热导率的影响,证实外界的定向拉伸和模压,可以提高其导热系数。
②聚合物本身有良好的力学性能。
③聚合物可加工性能良好,适合于高质量分数填充。
满足这些要求的聚合物如表1所示:表1 300K 时聚合物基体材料的性能[15]材料密度(g/cm 3)k[W/(m ・k )]抗拉强度MPa 冲击强度kj/m 2HDPE 0.9510.40519～23 1.7～28LDPE 0.9180.3058～11-PP 0.9110.24133～3730～150PA -6 1.1460.35559～697～12PA -66 1.1500.33159～695～10POM 1.4320.40245～6533～100PVC-0.17034～44122.2填料的研究2.2.1导热绝缘填料的选择高导热绝缘复合材料的填料,主要是固体氧化物(Al 2O 3,MgO ,BeO 等)和一些二元化合物(SiC ,AlN ,BN 等)。
金属粉末,石墨等导电物质虽然导热率很高,但其作为填料会使复合材料的绝缘性能降低,不适合作为导热绝缘填料。
潘大海,刘梅等[15]研究Al 、Al 2O 3、SiC 和AlN 四种导热填料对R TV 硅橡胶性能的影响,发现填充铝粉的R TV 硅橡胶击穿电压只有4千伏。
但如以绝缘层完全包覆导电物质,则仍然可以得到导热绝缘复合材料,但导热性能会比较差。
表2 几种填料的导热系数材料名称K[W/(m ・k )]金刚石2000硼氮立方体1309硼氮六方体40～120碳化硅25～100四氮化三硅50氧化铍370三氧化二铝25～40氮化铝150氧化镁25～50 当填料与基体间导热系数比超过100:1时,复合材料的导热性只会再有微小的增加[4],[6]。
因此,即使用导热系数比较小的填料,也可以得到高导热系数的复合材料。
但导热材料自身的导热性能也不能太低。
但导热材料自身的导热性能也不能太低。
Ravindra Mangal ,N.S.Saxena 等[17]研究732005年第6期 舰船电子工程 YU MING YU MING YU MING 2/92222222213524137719@163.C OM了菠萝纤维增强酚醛树脂(PF )的导热性能,用transient plane source 技术测量了其导热率,结果沮丧地发现任何填充含量的菠萝纤维/PF 复合材料的导热率都没有增加,相反随着填充量的增加有减小的趋势,主要是因为菠萝纤维自身的热导率太低。
常用导热绝缘填料的导热系数如表2示。
2.2.2填料对导热绝缘复合材料的影响填料的种类,粒径,形态,表面易润湿程度,掺杂分数,自身的导热性能等对导热绝缘复合材料具有重要的影响。
使用粒径不同的粒子,让填料间形成最大的堆砌度,可获得较高的导热性。
理想情况下,复合材料的导热性可达到基质的20倍。
汪倩[18]等人研究了Al 2O 3,SiC 两种导热绝缘填料的粒径分布对室温硫化硅橡胶的导热性能和粘度的影响。
当用多种粒径导热填料进行填充时,填料的搭配对提高导热性能和降低粘度有很大的影响,当粒径分布适当时可同时得到最高的导热系数和最低的粘度。
Yunsheng Xu ,D.D.L.Chung 等[19]研究了AlN 晶须(或粒子),SiC 晶须(或粒子)/聚偏氟二乙烯(PVDF )或环氧树脂(EP )复合材料的导热性能。
当AlN 晶须与AlN 粒子之比为1:25.7,总填充体积分数为60%,基体为PVDF 时,复合材料最大的导热系数为11.5W/(m ・k )。
当AlN 粒子作为唯一的填充材料时,其粒径为115um 时,导热系数最大,孔洞随着粒径增大而增加。