氮化铝与无氧铜低温界面热阻的实验研究

用低温真空实验装置稳态导热法,实验研究了界面温度和接触压力对氮化铝(AIN)与无氧铜(OFHC-Cu)问接触界面热阻的影响.在实验温度(90～210 K)和压力(0.273～0.985 MPa)范围内,A1N/OFHC-Cu界面热阻随接触压力的提高而降低,而当界面温度上升时界面热阻由于热载子热运动的强化而降低,温度较高时,界面热阻随压力变化的速率较大.     

真空低温环境导热填料界面接触热阻实验研究

真空低温环境下,接触热阻对热传递有十分重要的影响。根据接触热阻产生机理和实验测试原理,建了一套真空低温环境下固体界面接触热阻测试的实验装置。实验对比研究了不同温度和不同预紧力条件下,固体界面裸接与在界面之间添加真空硅脂、铟膜、石墨烯、石墨片导热填料时的接触热阻。实验结果表明,接触界面的接触热阻都随温度升高和预紧力增大而减小。在接触界面添加真空硅脂或铟膜后接触热阻随预紧力变化非常,裸接或添加石墨烯的接触热阻随预紧力变化较大,但是当预紧力大于2.5 N·m时其接触热阻基本不变。温度越低时添加导热填料减小接触热阻的效果越明显。总之在两界面之间添加铟膜时效果最佳,此时接触热阻随预紧力和温度的变化都较小,此种情况下接触热阻最小可以达到3.5×10~(-6)K·m~2/W。     

低温下接触界面热阻的实验与模拟研究

在20-300 K和1.20-4.28 MPa范围内,分析温度和加载压力对铜-不锈钢接触界面热阻的影响,并进行回归分析和仿真研究.完全二次型模型与铜-不锈钢接触热阻实验结果吻合较好,最大相对误差为7％.仿真结果表明,在温度低于150 K时温度和压力的耦合对接触热阻的影响比较明显.     

4～5 K铟片填充下无氧铜材料接触热阻实验研究

在陆续开展的深空探测任务中,高精度光学探测设备需要长期稳定的深低温工作环境。传热界面由于传热介质的热阻而存在一定的传热温差,为确保设备的工作环境,避免探测效率下降、精度下降和噪声干扰增加等严重后果,对无氧铜和不锈钢两种深低温温区常用的固体导热材料的界面接触热阻进行了实验测试。在真空、4～5.2 K、压力为3 077 N、铟片为填充物的条件下,测量了粗糙度为Ra=3.2的不锈钢-无氧铜接触热阻。结果表明：无氧铜界面间接触热阻在10-5～10-4 m2·K/W量级,且随温度的升高和粗糙度的减小而减小;无氧铜和不锈钢间的接触热阻在10-2 m2·K/W量级。     

调制光热法低温接触界面层热阻研究

选择航天器和低温工程中常用金属材料铜、不锈钢,用激光光热法原理,研究低温接触界面层热阻.实验得到了铜在常温下的调制频率与相位差间的实验数据,通过对实验数据的线性拟合得到了铜的热扩散系数,以及铜-不锈钢在300K和20 K低温下的接触界面层热阻.实验表明调制光热法能够测量具有微结构特征的接触界面层热阻,且具有非接触测量的特点.     

基于MATLAB的氮化铝和铜界面热阻仿真

以低温界面热阻实验研究为基础，以氮化铝（AlN）和无氧铜（Cu）样品为对象，研究了温度和压力对陶瓷（AlN）和金属（Cu）之间的界面热阻的影响。应用最小二乘法和MATLAB软件工具，得到界面热阻和界面温度以及接触压力之间的关系，建立其数学模型和计算机仿真模型，从而可以预测在不同的界面温度和不同接触压力作用下AlN和Cu之间的界面热阻。界面热阻温度范围90-200K，压力变化范围0．273-0．985MPa，仿真结果与实验结果误差小于5％。这对低温与超导、超导材料及其应用技术有重要意义。     

低迁移绝缘导热硅脂界面材料的制备及其性能研究

本研究针对航天器界面材料对高导热、绝缘、低迁移特性的要求,基于分子链缠结理论,自制长链烷基改性硅油(AMS)和含氟碳长链改性硅油(FPS)作为基体,以类球状氮化铝和片状氮化硼为导热填料,制得低迁移绝缘导热硅脂界面材料.通过不同粒径填料的粒径复配、发挥不同形貌填料的协同作用、填料表面改性等,导热硅脂的导热性能可达2.51 W/(m·K),其体积电阻为3.1×1015Ω·cm,击穿电压为10.1 kV·mm-1.对以自制改性硅油为基体制得的导热硅脂进行迁移性能测试,同时对基体硅油进行表面张力和接触角测试,结果表明,导热硅脂的迁移特性与基础油在迁移测试板上的接触角具有相关性.通过引入长支链增加硅油分子链缠结、改善基础油在涂覆面上的接触角,可有效降低导热硅脂的迁移.     

直接冷却中氮化铝与无氧铜低温真空接触热导的实验研究

以5W／20K小型G-M制冷机为冷源,对低温下氮化铝（AlN）与无氧铜（OFHC）界面的接触热导进行了实验研究和分析。在45～140K内,氮化铝／无氧铜界面接触热导随温度的升高而增大,同时亦随接触压力的增加而增大。实验中同时得到了氮化铝在低温下的热导率,随温度的升高,氮化铝热导率值逐渐增大。就氮化铝低温热导率及氮化铝／无氧铜接触界面热阻随温度变化规律进行了微结构机理分析。     

低温真空下Cu—Cu界面间接触热阻的实验研究

简单介绍了低温真空下固体界面间的接触热阻现象,搭建了一个能较精确测量圆柱型及薄片型材料间接触热阻的实验台。在真空环境下,测量了低温真空下Ｃｕ－Ｃｕ界面间的接触热阻。实验数据表明,接触热阻与压力、温度有关一定的依赖关系。最后,根据修正Ｇ－Ｗ模型,对实验结果进行了理论理论分析与比较,表明实验结果是正确的。     

真空低温下螺钉压紧的Cu-Cu界面间接触热阻的实验研究

为满足航天器热控设计的需要,实验测量了真空条件下接触面温度110 K时螺钉压接的Cu-Cu界面间的接触热阻,比较了不同的螺钉预紧力矩以及不同的导热填料对接触热阻的影响。实验数据表明,界面接触热阻随着螺钉预紧力矩增大成一阶指数衰减,导热填料为铟箔时界面热阻显著的减小,接触热阻最低可以达到2.0×10-5K.m2/W。     

固体界面间接触导热的机理和应用研究

固体界面间的接触导热在许多高技术应用场合具有重要的应用背景。从接触热阻的形成机理出发,概述了接触导热机理研究的发展过程,论述了应用研究的内容和现状,提出了几种增加和减小接触热阻的方法,并指出了进一步研究的方向。     

感应耦合辅助磁控溅射氧化锌薄膜在铜铟硒薄膜太阳能电池中的界面(英文)

薄膜铜铟硒太阳能电池由于前后电极间欧姆接触导致电流损耗,高阻氧化锌层可以消除因表面空洞或表面损坏造成的前后电极短路,这种作用大小取决于氧化锌薄膜表面形貌和电阻率.本论文研究了用感应耦合等离子辅助磁控溅射氧化锌薄膜在铜铟硒薄膜太阳能电池中的应用,并分析氧化锌薄膜层和铜铟硒层的界面结构特点.实验用氧化锌陶瓷靶在氧气和氩气环境下进行溅射,当溅射气压为4mTorr,射频功率300W,直流偏压30V时,制备的氧化锌具有表面形貌均匀致密,电阻率为7×108Ω·cm、透光率80%以上等特性,与吸收层铜铟硒构成良好的异质结界面.     

用结构函数法测量GaN HEMT与夹具的界面层热阻

为准确测量Ga N HEMT与夹具界面层的热阻,在两种不同的管壳界面材料条件下,利用经过改进的显微红外热像仪测量Ga N HEMT的降温曲线。采用结构函数算法对两种降温曲线进行分析,得到反映器件各层材料热阻的积分结构函数曲线。利用JESD51-14中的方法分别确定结壳热阻分离点和夹具到热沉的热阻分离点,得到结壳热阻Rj-c为1.078 K/W,夹具到热沉的热阻Rf-s为0.404 K/W。利用两种条件下的总热阻减去结壳热阻和夹具到热沉的热阻得到管壳界面材料热阻,导热硅脂热阻为0.657 K/W,空气介质热阻为1.105 K/W。依据该方法可以实现对界面层热阻的测量。     

新一代高导热金属基复合材料界面热导研究进展

热物理性质不同的材料之间存在界面热阻,界面热阻对热传输过程产生极大的影响,并在很大程度上决定了复合材料的导热性能。金刚石颗粒增强金属基复合材料(Metal matrix composites,MMCs)充分发挥了金刚石的高热导率和低热膨胀系数的优点,有望获得高的热导率以及与半导体相匹配的热膨胀系数,可满足现代电子设备在散热能力上提出的越来越高的要求,作为新一代电子封装材料已引起广泛关注。界面热导(界面热阻的倒数)既是决定复合材料导热能力的关键因素,也是研究的难点,复合材料制备工艺、界面改性方式(金属基体合金化或金刚石表面金属化)以及改性金属种类均会影响界面热导。详细论述了界面热导理论及实验研究的最新成果,并对金刚石/金属复合材料在未来研究中面临的主要问题进行探讨。     

改进的圆柱面接触热阻模型及其应用

在惯性约束核聚变冷冻靶系统中,硅冷却臂与封装套的装配面会产生显著的接触热阻。为了预测该热阻,提出了一种改进的适用于柱面接触且有胶粘剂填充装配间隙的接触热阻计算模型,该模型计算了通过材料接触部分和接触间隙的传热。用柱面裸接触的实验数据对模型进行了验证。分析结果表明采用较光滑的接触面和导热系数较大的胶粘剂可有效降低接触热阻,而装配应力及胶在固体上的接触角对接触热阻影响不大。     

高温超导直接冷却中AlN与Bi-2223间界面热阻的实验研究

基于微结构低温工程学，提出三维低温界面层的概念，指出界面热阻是制冷机直接冷却超导磁体需要解决的关键技术之一。以GM制冷机为冷源，按稳态热流法原理测量了Bi-2223、AIN的热导率及它们之间的低温界面热阻。在0.15MPa-0.55MPa压力范围内，AIN和Bi-2223间的界面热阻随界面层温度和接触压力的升高而降低，并随接触界面处温度的不同表现出不同的变化率。当界面层Bi-2223侧温度为55K时，在0.5469MPa的接触压力作用下，Bi-2223和AIN间的界面热阻是厚度为10mm的AIN垫片体积热阻的38.86倍，是接触压力0.2281MPa时界面热阻的38.7％。     

高压熔渗金刚石/铜复合材料的低温导热特性

为研究高压熔渗金刚石/铜复合材料导热率在低温区的变化规律,采用高压熔渗（HRF）的方法分别制备了不同粒度（100 μm,250 μm,400 μm）的金刚石/铜复合材料,利用扫描量热法分析评价了高压熔渗法制备的不同粒度金刚石/铜复合材料的低温导热特性,采用扫描电子显微镜（SEM）分析其显微组织。研究结果表明：由于高压熔渗制备的金刚石/铜复合材料中的部分金刚石发生聚晶反应,导致金刚石颗粒间晶界传热的热阻远小于界面传热热阻;高压熔渗条件下,金刚石颗粒内部变形破碎导致缺陷增多,且100~150 K低温下以声子为主要热载子的传热对裂纹和间隙等缺陷敏感,导致在较低温区内金刚石/铜复合材料的导热率低于普通压力熔渗（PF）所制备的金刚石/铜复合材料的导热率。     

高温超导磁储能(SMES)磁体直接冷却热输运过程研究

随着高温超导材料与低温技术的发展，采用制冷机直接冷却已经成为高温超导应用的发展方向，而界面热阻则直接影响着超导器件的冷却效率和运行可靠性，因此减小和控制低温界面热阻是实现超导系统直接冷却的技术关键。对直接冷却高温超导磁体从室温冷却到49K低温的热输运过程进行了理论分析和实验研究，磁体冷却实验结果和理论分析符合较好，通过直接冷却实验所达到的最低温度特性和过程分析，证实从微结构低温工程学的角度研究界面热阻、探索超导直接冷却最佳热耦合机制是高温超导应用基本而重要的科学问题之一。     

低温下Cu-Cu固体间界面热阻的激光光热法研究

以GM制冷机(20K/5W)作为冷源,用激光光热方法对低温下Cu-Cu固体接触界面热阻进行了测量。实验数据表明,在一定的压力(3.0 kPa)和温度范围(20~120 K)内,Cu-Cu接触界面热阻从2.445×10-2m2.K/W减小至3.022×10-3m2.K/W,同时,在一定的温度(80 K)和压力范围(3.0 kPa~0.32 MPa)内,界面热阻从5.547×10-3m2.K/W减小至2.876×10-4m2.K/W。从微尺度的角度对该变化规律进行了机理分析。     

膏状物材料导热系数和界面热阻稳态测量法

依据ASTM D-5470测试标准搭建稳态法测量装置,同时结合具有特殊结构的样品支架,可以实现膏状物材料导热系数及其与固体表面之间界面热阻的测量。样品支架上具有不同深度的凹槽,凹槽的深度决定了膏状物材料的厚度。利用稳态法测量装置测量试样的热阻,并计算相应凹槽区域的整体热阻,最后利用最小二乘法直线拟合的方式计算膏状物材料的导热系数和界面热阻。