导热高分子材料研究进展

讨论了提高聚合物导热性能的途径－合成高导热系数的结构聚合物，用高导热无机填料对聚合物进行填充复合。综述了导热高分子材料的研究成果：聚合物导热的基本概念和影响其导热性能的因素及导热系数的预测理论；聚合物基导热复合材料的选材、复合技术及其应用。指出了导热高分子材料的研究方向－－纳米导热填料的研究和开发；聚合物树脂基体的物理化学改性；聚合物基体与导热填料复合新技术的研究和开发；复合材料导热模型的建立、导热机理（特别是聚合物基体与导热填料界面的结构与性能对材料导热性能的影响）及导热通路的形成等；探索高导热本体聚合物材料的制备方法和途径等。对导热高分子材料的研究和开发有重要意义。     

具有三维连续网络结构的聚合物基导热复合材料研究进展

热界面材料可以有效地将高温电子器件的热量快速传递到热管理元件,以缓解电子器件过热而导致的元件寿命恶化的问题。近年来,由聚合物和高导热填料制成的聚合物基复合材料因其密度低、导热性能可调而受到广泛关注。不同于传统的填料随机分散的复合材料,在聚合物基体中构建三维连续网络结构可以显著增加填料/填料接触、降低导热渗透阈值和界面热阻,显著改善复合材料的导热性能。首先,简要分析了聚合物基导热复合材料的导热机制。其次,总结了具有连续网络结构的聚合物基导热复合材料的构筑工艺,主要包括基于三维导热填料网络的预构筑、基于聚合物颗粒/粉末的后加工、基于聚合物纤维/织物的后加工、基于聚合物胶乳的铸膜或絮凝等工艺。再次,系统总结了不同类型的导热填料对聚合物复合材料导热性能的影响,主要包括金属填料、陶瓷填料、碳基填料及其混杂填料等。最后,对具有三维连续网络结构的聚合物基导热复合材料的发展前景进行了展望。     

高导热低填量聚合物基复合材料研究进展

高导热低填量聚合物基复合材料在电子封装和大功率电子设备等领域有着巨大需求。通常高导热聚合物是通过在高分子基体中均匀分散高含量的导热填料来实现的,然而较高填料含量会极大地恶化复合材料力学性能和提升材料经济成本,因此高填量复合材料很难满足当前工业应用上的需求。综述了近年来高导热低填量聚合物基复合材料制备研究进展,简要介绍了导热机制和影响低填量聚合物基复合材料导热性能的主要因素,按照不同填料类型介绍了一些热导率高于1.0 W/（m·K）且填充量低于10vol%的高导热低填量聚合物基复合材料的制备方法和研究进展,展望了高导热低填量聚合物基复合材料的发展方向。     

氮化硼填充导热绝缘复合材料的研究进展

近来,通过添加导热填料制备高导热绝缘聚合物基复合材料成为学者们研究的热点。文中综述了以氮化硼(BN)为填料的导热塑料、导热橡胶的研究现状。发现对无机填料进行表面处理,可以提高基体与填料间的相容性,减小两者间的热传导阻力;采用多模式的填料以适当的比例混杂填充聚合物基体,可以使填料间接触面积增大,从而有效提高聚合物基体的热导率。文中还简述了填充型导热复合材料的导热机理和典型理论模型,并提出了提高复合材料导热性的关键所在。     

填充型导热聚合物基复合材料的研究进展

阐述了填充型导热聚合物基复合材料的导热机理、导热模型和测试方法等,重点介绍了聚合物基导热复合材料的研究进展及基体、填料、表面改性对复合材料导热性能的影响,最后展望了聚合物基导热复合材料的发展趋势。     

本征型导热绝缘聚合物材料的研究进展

导热绝缘材料对于元件散热、集成电路高性能化、节能环保具有重要作用。不同于填料型复合材料,本征型导热绝缘材料聚合物因其优良的电绝缘性、易加工性和良好的热导率而被广泛应用于工业领域。但大多数的综述都关注于填料型复合导热绝缘聚合物材料的发展上,对本征型导热绝缘聚合物材料的综述工作较少。因此,该工作针对于本征型导热绝缘聚合物材料的发展,总结了本征型导热绝缘聚合物材料的技术特点及研究进展,并对未来的发展方向进行了展望。     

碳基填料填充型热界面材料的研究现状

芯片的集成化和高功率化使其运行过程中热量激增。为了保障设备正常运行,导热性能优异的热界面材料非常关键。对于填充型热界面材料而言,填料的导热性能直接影响整体的导热性能。碳材料动辄上千的导热系数若是可以实现有效应用,对电子行业的发展有着举足轻重的作用。但由于碳基填料几乎都存在难分散、难填充和导热方向性的特点,使得碳基热界面材料的开发和应用存在难点。文中系统介绍了填充型热界面材料的导热机理和碳基填料的影响,重点综述了国内外学者在碳基填料官能化、协同强化、预制碳基骨架和碳基填料定向处理这些有望制备高性能热界面材料的先进技术上的优势和特点,并对这一热门领域未来发展的机遇与挑战进行了展望。     

聚合物基导电复合材料研究进展

本文介绍了聚合物基导电复合材料的种类、用途及导电机理。并对碳系填料填充聚合物基导电复合材料及金属系填料填充聚合物基导电复合材料的研究进展进行了综述 ,最后展望了聚合物基导电复合材料的发展趋势。     

聚合物基导热绝缘复合材料导热机理及应用研究

介绍了聚合物基导热绝缘复合材料的导热机理,分析了导热模型在某些材料制备中的成功应用以及不足之处。聚合物基导热复合材料由于具备一些优良的特点,广泛应用于各种形式材料的制备,如导热绝缘塑料、导热绝缘胶粘剂、导热绝缘橡胶、导热绝缘复合涂层等。研究成果表明,利用聚合物基导热绝缘复合材料制备的材料的性能优良,可满足一定场合的使用,其应用领域不断扩大。随着科学技术的发展及对材料性能要求的不断提高,高导热绿色环保材料成为最终发展趋势。     

聚合物基绝缘导热复合材料的研究进展

阐述了物质绝缘、导热的机理。介绍了绝缘导热塑料、橡胶、胶粘剂和涂层的具体应用。从填料方面(包括单组分型及多组分型)概述了聚合物基绝缘导热复合材料的研究进展。通过对比单组分型和多组分型复合材料的优缺点并结合工业化生产成本,指出聚合物基绝缘导热复合材料将成为今后研究的重点。     

氮化硼和纳米金刚石混杂填充聚酰亚胺导热复合材料的制备与表征

以二维六方氮化硼和三维纳米金刚石为导热填料通过原位聚合方式杂化填充到聚酰亚胺(PI)基体中制备导热绝缘复合材料。采用聚芳酰胺和4,4-二氨基二苯醚分别对氮化硼和纳米金刚石进行表面接枝改性,以提高有机-无机两相界面的相容性。通过扫描电子显微镜、导热仪、热重分析等方法对复合材料的结构和性能进行了表征。结果表明,不同粒径的导热填料混杂填充聚合物,利用协同效应可以提高堆砌密度,降低界面热阻,形成导热网络。当填料总质量分数为30%,改性氮化硼和纳米金刚石的质量比为9∶1时,复合材料的热导率达0.596 W/(m·K),是纯PI的3.5倍,同时复合材料仍具有较好的热稳定性和电绝缘性,满足微电子领域的应用需求。     

导热高分子材料在电子封装领域应用研究

目的综述导热高分子材料在电子封装领域的应用。方法首先介绍了目前提高高分子材料导热性能的2种研究方法,即制备结构型和填充型导热高分子材料;其次分别概括了2种方法制备的导热高分子材料在国内外的研究进展,尤其对填充型导热高分子材料的研究情况进行了全面综述。结果填充型比结构型导热高分子材料在操作实施方面具有更大的优势,加工工艺简单,投资成本低,适用于大多数高分子材料,是目前制备导热高分子材料的主要研究方法,而且填料的种类、形状、粒径和表面处理都对提高高分子材料的导热性能有重要影响。结论提高高分子基体热导率应充分考虑多种因素的影响,在提高材料导热性能的同时应保证其他性能的稳定,以满足实际生产和生活需求。     

Novel Additive Manufacturing Materials for Waste Heat Deduction

Herein, three material approaches, for the fabrication of thermally conductive and yet electrically insulating parts via additive manufacturing (AM) technologies, are described. Samples are prepared from light-curable resins, sol–gel-hybrid polymers, and thermoplastic materials using thermally conductive particles as fillers. AM sample preparation is done using vat photo-polymerization and material extrusion with subsequent measurements of thermal conductivity and electrical insulation properties. The main goal herein in addition to material development is the demonstration of manufacturing applicability including usage properties. Use cases are heat sinks for power electronics, which have to be thermally conductive to spread the generated heat and electrically insulating to ensure general functionality and long-term operation.     

氮化铝/氮化硼/碳纳米管/硅橡胶复合材料的力致填料取向对导热性能的影响

随着科学技术的发展,电子元器件发热量大幅度增加,因此开发兼具高导热和高绝缘性能材料日益迫切。以甲基乙烯基硅橡胶（SR）为基体,碳纳米管（CNTs）、六方氮化硼（BN）以及氮化铝（AlN）为导热填料,通过机械共混法制备导热复合材料。研究3种导热填料复配对复合材料的导热性能、绝缘性能和力学性能的影响,研究填料取向对复合材料导热性能的影响,研究材料表面温升与加热时间的关系。采用Agari模型预测复合材料的理论热导率。通过热红成像、扫描电子显微镜、X射线衍射分析、热重分析等对复合材料进行表征。结果表明：随着复配导热填料中AlN用量的减少,BN和CNT_S用量的增加,复合材料的热导率逐渐升高;当AlN为80 phr,BN为68 phr,CNTs为2 phr时,复合材料的垂直热导率为1.857 W·m^-1·K^-1,平行热导率为2.853 W·m^-1·K^-1,体积电阻率为2.18×10¹² Ω·cm,拉伸强度达4.3 MPa,复合材料的综合性能较好。     

氮化硼及其在导热复合材料中的研究进展

目的 从氮化硼的表面改性、取向结构、形态含量以及杂化填料等4个方面介绍氮化硼填充导热复合材料的基础研究进展,为导热聚合物在电子封装领域的应用提供一定的研究思路。方法 通过对近年来国内外的相关文献进行分析和总结,归纳出微/纳氮化硼的产业化制备方法以及产品性能,并介绍微/纳氮化硼填料对聚合物基复合材料导热性能影响的研究情况。结论 氮化硼各方面均具有优异的性能,可用于制备填充型高导热复合材料。     

BN表面沉积纳米Sn对BN/环氧树脂复合材料导热绝缘性能的影响

采用液相还原法,制备了BN表面沉积纳米Sn粒子(BN-Sn NPs)杂化材料,用于环氧树脂(EP)的导热绝缘填料。BN-Sn NPs表面纳米Sn的粒径和熔点分别为10~30 nm 和166.5~195.3℃。BN表面沉积纳米Sn后,粉体Zeta电位及压片的导热系数增加,EP滴在压片表面的接触角降低。在BN-Sn NPs/EP复合材料固化过程中,BN-Sn NPs表面纳米Sn熔融烧结,有利于填料相互桥联在一起,降低接触热阻,并改善界面性能,从而提高BN-Sn NPs/EP复合材料的导热系数。当填料体积含量为30vol%时,BN-Sn NPs/EP复合材料的导热系数达1.61 W(m·K)?1,比未改性BN/EP复合材料的导热系数(1.08 W(m·K)?1)提高了近50%。Monte Carlo法模拟表明,BN和BN-Sn NPs在EP基体中的接触热阻(R_c)分别为6.1×106 K·W?1和3.7×106 K·W?1。与未改性BN/EP复合材料相比,BN-Sn NPs/EP复合材料的介质损耗增加,介电强度及体积电阻率降低,但仍具有良好电绝缘性能。      

导热胶粘剂研究

导热胶粘剂因良好的导热及力学性能广泛应用于微电子封装以及热界面材料,对于电子元器件散热具有重要意义.介绍了导热胶粘剂导热原理、导热模型,分析了影响导热率的因素,以及提高导热率的途径;综述了导热非绝缘及导热绝缘胶粘剂的研究进展,最后展望了其应用前景.     

Anomalous behavior of thermal conductivity and diffusivity in polymeric materials filled with metallic particles

Thermal properties of two composites prepared by using a polypropylene matrix filled with aluminum (slightly oxidized) and copper fillers were investigated. For each of these fillers two different particle sizes were used. We have shown an anomalous thermal behavior when these metallic fillers are slightly oxidized, i.e. higher thermal transport is obtained for PP/Al composites when using the largest particles. So, the PP/Al composites thermal behavior is not consistent with the PP/Cu ones and with the literature results reported for dielectric or conducting filler particles in a polymeric matrix. Thus, these PP/Al composites exhibit higher thermal transport properties than the homopolymer matrix where as electrical insulating properties of PP are preserved. This kind of composite structure might be of great interest in some technological applications where both good electrical insulation and high thermal conduction are required.