低热膨胀系数纳米碳化硅/聚酰亚胺复合薄膜的制备与性能

以原位分散聚合法制备出纳米碳化硅/聚酰亚胺(n-SiC/PI)复合薄膜, 采用SEM、热机械分析仪(TMA)、阻抗分析仪和热重分析(TG)研究了所制备薄膜的表面形貌、热膨胀、介电性能及热稳定性。结果表明: SiC粒子均匀分散在PI基体中, 复合薄膜的热膨胀系数(CTE)随着SiC含量的增加逐渐减小, SiC质量分数为15%时, CTE降低了11%, 且复合膜的热膨胀系数实验值比较接近于Kerner公式的计算值。复合膜的介电常数和介电损耗随着填料含量的变化而变化, 但始终维持在较低的范围内, 并在相当大的频率范围内保持稳定。      

含咪唑基团的聚酰亚胺薄膜的制备及性能

为了探究适用于柔性印刷线路板的高热稳定性、低热膨胀系数聚酰亚胺薄膜,将3,3’,4,4’-联苯四甲酸二酐(3,3’,4,4’-BPDA)与4,4’-二氨基二苯醚(4,4’-ODA)和2-(4-氨基苯基)-5-氨基苯并咪唑(DAPBI)单体进行聚合,通过改变2种二胺的用量制备了一系列不同二胺比例的聚酰亚胺薄膜。采用红外、紫外、热重分析、差示扫描量热、动态力学热分析、热机械分析多种测试方法对不同比例薄膜样品的热性能、热稳定性、动态力学性能和光透过性进行了研究。研究结果表明,随着刚性DAPBI组分的增加,所制备薄膜的玻璃化转变温度逐渐升高,耐热性能变好,储能模量从3.5 GPa逐渐增加到5.9 GPa;薄膜的热膨胀系数(CTE)明显减小。当二胺ODA与DAPBI的摩尔比为4:6或5:5时,共聚薄膜的CTE值最接近18×10^-6K^-1。     

聚酰亚胺渗碳复合薄膜的热物理性质

应用自行研制的亚微米/微米薄膜材料热物理性质多功能测试仪和差示扫描量热仪(DSC)对聚酰亚胺PI及其渗碳改性复合薄膜PI/C的热膨胀系数、热扩散系数和比热进行了实验研究和理论分析,揭示了在20℃至150℃温区内温度对渗碳量30wt%的PI/C复合薄膜的热物性的影响规律和机制。结果显示渗碳量30wt%的复合薄膜比纯PI热膨胀系数减小,导热性能明显提高,且没有改变性能对温度的依赖关系。对PI/C(30wt%)应用加和原理计算的比热值与实测值相吻合,应用Nielson模型和Cheng-Vachon模型的预测值与导热系数实测值基本吻合。     

具有更佳尺寸稳定性的含噁唑基团的聚酰亚胺薄膜材料

采用4,4’-二氨基二苯醚(4,4’-ODA)与2-(4-氨基苯基)-5-氨基苯并噁唑(DAPBO)作为二胺单体,通过改变二者的摩尔比,与3,3’,4,4’-联苯四甲酸二酐(s-BPDA)聚合,制备得到了一系列含有噁唑基团结构的聚酰亚胺薄膜。系统地对薄膜样品进行了红外光谱、差示扫描量热分析、热失重分析、动态力学热分析、热机械分析等表征。研究发现,随着二胺中DAPBO占比的增加,聚酰亚胺薄膜的热稳定性及玻璃化转变温度升高、热膨胀系数减小;当ODA与DAPBO的摩尔比为4:6时,聚酰亚胺薄膜的热膨胀系数与铜最接近,有望应用于柔性印刷线路板领域。     

共聚制备低热膨胀透明聚酰亚胺薄膜

为了在尽量不影响其透光性的前提下解决含氟聚酰亚胺薄膜热膨胀系数(CTE)过大的问题,以4,4′-(六氟异丙烯)二酞酸酐(6FDA)、4,4′-二氨基-2,2′-双三氟甲基联苯(TFMB)和3,3′,4,4′-联苯四羧酸二酐(BPDA)为原料,通过两步法合成了5种BPDA掺杂量分别为0、10%、20%、30%和40%的共聚PI薄膜,并采用红外光谱分析(IR)、热重分析(TGA)、热机械性能分析(TMA)等方法对其性能进行了表征.分析表明:共聚薄膜的热性能相比均聚薄膜有所提高;薄膜的介电常数与BPDA的含量成正比,而其在可见光领域的透光率与BPDA的含量成反比;在BPDA含量较低时,薄膜的拉伸强度和弹性模量随BPDA含量的增加而增大,但当BPDA摩尔分数超过30%时其力学性能开始降低;随着共聚单体含量的上升,薄膜的热膨胀系数大幅减小.     

含咪唑基团的聚酰亚胺薄膜的制备及性能EI北大核心CSCD

为了探究适用于柔性印刷线路板的高热稳定性、低热膨胀系数聚酰亚胺薄膜,将3,3',4,4'-联苯四甲酸二酐(3,3',4,4'-BPDA)与4,4'-二氨基二苯醚(4,4'-ODA)和2-(4-氨基苯基)-5-氨基苯并咪唑(DAPBI)单体进行聚合,通过改变2种二胺的用量制备了一系列不同二胺比例的聚酰亚胺薄膜。采用红外、紫外、热重分析、差示扫描量热、动态力学热分析、热机械分析多种测试方法对不同比例薄膜样品的热性能、热稳定性、动态力学性能和光透过性进行了研究。研究结果表明,随着刚性DAPBI组分的增加,所制备薄膜的玻璃化转变温度逐渐升高,耐热性能变好,储能模量从3.5 GPa逐渐增加到5.9 GPa;薄膜的热膨胀系数(CTE)明显减小。当二胺ODA与DAPBI的摩尔比为4:6或5:5时,共聚薄膜的CTE值最接近18×10^(-6)K^(-1)。     

Sc2W3O12薄膜制备及其负热膨胀性能

采用脉冲激光沉积法制备了斜方相Sc₂W₃O₁₂薄膜。利用X射线衍射仪(XRD)和场发射扫描电镜(FESEM)对Sc₂W₃O₁₂靶材和Sc₂W₃O₁₂薄膜组分、表面形貌和靶材断面形貌进行表征, 研究衬底温度与氧分压对薄膜制备的影响。采用变温XRD和热机械分析仪(TMA)分析了Sc₂W₃O₁₂陶瓷靶材和薄膜的负热膨胀特性。实验结果表明: 经1000℃烧结6 h得到结构致密的斜方相Sc₂W₃O₁₂陶瓷靶材, 其在室温到600℃的温度范围内平均热膨胀系数为-5.28×10^-6 K^-1。在室温到500℃衬底温度范围内脉冲激光沉积制备的Sc₂W₃O₁₂薄膜均为非晶态, 随着衬底温度的升高, 薄膜表面光滑程度提高; 随着沉积氧压强增大, 表面平整性变差。非晶膜经1000℃退火处理7 min后得到斜方相Sc₂W₃O₁₂多晶薄膜, 在室温到600℃温度区间内, Sc₂W₃O₁₂薄膜的平均热膨胀系数为-7.17×10^-6 K^-1。     

基于干共混法控制柔性模板上金属薄膜微裂纹形貌

以500 nm的SiO₂纳米粒子为填料,聚二甲基硅氧烷(PDMS)为包覆纳米粒子的聚合物,通过一种新颖的干共混法制备了SiO₂纳米粒子含量高达83.8wt%的SiO₂/PDMS柔性模板。所制备柔性模板的弹性模量为16.58 MPa,热膨胀系数为96×10?6/℃,较SiO₂直接掺入PDMS中湿共混制备的纯PDMS柔性模板,弹性模量提高了91.56%,热膨胀系数降低了69.23%,且该柔性模板具有良好的透明度。最后,在柔性模板表面采用磁控溅射法沉积银薄膜,利用SEM和AFM对银薄膜表面形貌进行表征。结果显示,银薄膜表面光滑,粗糙度很小,且具有良好稳定性。干共混法制备的柔性模板有效抑制了金属薄膜微裂纹的产生,为制造导电性良好的电极及大面积的金属薄膜提供了新方案。      

负热膨胀ZrW2O8薄膜的制备和性能

用交替射频磁控溅射法在石英基片上沉积并退火制备了ZrW2O8薄膜,测量了薄膜与基片之间的结合力和薄膜厚度,研究了薄膜的负热膨胀特性.结果表明:用磁控溅射方法制备的薄膜为非晶态,表面平滑、呈颗粒状,在1200℃热处理3 min后得到立方相ZrW2O8薄膜,结晶薄膜的颗粒长大,薄膜与基片之间有良好的结合力.立方相ZrW2O8薄膜在15-200℃热膨胀系数为-24.81×10-6K-1,200-700℃热膨胀系数为-4.78×10-6K-1,平均热膨胀系数为-10.08×10-6K-1.     

有成像潜力的聚酰亚胺薄膜的制备方法

聚酰亚胺(PI)薄膜因具有优良的热稳定性、良好的机械强度等性能广泛应用于航空航天、微电子等领域,但应用在光学成像方向的报道极少.要将PI薄膜用于成像,对其本身的光学均匀性要求极为苛刻.本文实现了100 mm口径低热膨胀系数抗拉伸PI薄膜的光学均匀性满足瑞利判据,具有了成像领域应用的潜力.除了光学均匀性之外,该PI的拉伸...     

纤维复合材料的热膨胀系数

提出了一种利用压电光声技术测量材料热膨胀系数的实验方法,并测试了单向复合材料C/C、C/Al的横向、纵向的热膨胀系数。根据已有的理论计算方法与实验结果对该方法的测试结果进行验证,证明了该检测方法的可靠性,进而又测量了C/C、C/Al材料在任一方向上的热膨胀系数。这种方法克服了理论计算过程复杂以及常规手段无法测量任一方向上热膨胀系数的缺陷。     

压铸SiCw/Al复合材料的热物理性能研究

本文对用挤压铸造法制备的SiC_w/Al复合材料的热膨胀系数和热传导率进行了测试和分析。结果表明;随温度的提高,SiC_w/Al复合材料和铝合金的热膨胀系数均明显增加。经人工时效处理的复合材料热膨胀系数比铸态略有降低,而经-196℃深冷处理的复合材料表现出最低的热膨胀系数。另外,随晶须含量的提高,SiC_w/Al复合材料的热膨胀系数明显降低,并且热传导率有所下降。     

The effect of linear thermal expansion on the temperature coefficient of resistance of double-layer thin metallic films

A general theoretical expression for the temperature coefficient of resistance of double-layer thin metallic films, based on the well known Fuchs-Sondheimer model, is derived. This expression includes the linear thermal expansion coefficients and Poisson's ratios of the double layers and the substrate, also the film dimensions and temperature coefficient of resistance of the double-layer thin film, with and without the thermal expansion of both the film layers and the substrate. Numerical calculations are carried out for gold-silver double-layer films deposited on a glass substrate, where variations in the temperature coefficient of resistance depending on thermal expansion are studied as a function of reduced film thickness. The computed numerical results, using the derived new expression for the temperature coefficient of resistance of the double-layer thin metallic films, show that the thermal expansion decreases the value of the temperature coefficient of resistance.     

Grain size and film thickness effect on the thermal expansion coefficient of FCC metallic thin films

Thin films are used in wide range of applications in industry, such as solar cells and LEDs. When thin films are deposited on substrates, various stresses are generated due to the mechanical difference between the film and substrate. These stresses can cause defects, such as cracking and buckling. Therefore, knowledge of the mechanical properties is important for improving their reliability and stability. In this study, the thermal expansion coefficient of FCC metallic thin films, such as Ag and Cu, which have different grain sizes and thicknesses, were calculated using the thermal cycling method. As a result, thermal expansion coefficient increased with increasing grain size. However, the film thickness had no remarkable effect.     

The effect of grain size and film thickness on the thermal expansion coefficient of copper thin films

Cu thin films underwent thermal cycling to determine their coefficient of thermal expansion (CTE). The thermal stress of the Cu thin films with various microstructures (different grain size and film thickness) was measured using a curvature measurement system. The thermal expansion coefficients of the films were obtained from the slope of the stress-temperature curve with the knowledge of the Young's modulus and Poisson's ratio. The change in thermal stress with temperature of the Cu thin films tended to decrease with increasing grain size, resulting in an increase in the CTE. The thickness of Cu thin film had little effect on the thermal stress or the CTE.     

复合材料热膨胀的一个理论模型

热膨胀是复合材料一个重要性能,从其组元的热膨胀性能来预测复合材料的热膨胀性能是材料设计等方面所必要的。在分析单向复合材料热膨胀性能的基础上,提出了一种计算混向短纤维复合材料线热膨胀系数的模型,并用碳纤维/钢复合材料的热膨胀系数的实验结果进行了验证。     

薄膜低温热膨胀系数测量方法研究

热膨胀系数是材料在低温应用中最重要的力参数之一,薄膜材料的许多性质与其同种块材差别较大.针对预应力大小对测试结果的可能影响,提出了两种薄膜低温热膨胀系数的测量方法,直接测量法和间接测量法.测试温度范围为室温至77 K,可以进行施加不同预应力和在更低温度下进行测量.     

聚合物的热膨胀

热膨胀既是聚合物的基本属性,同时也与聚合物结构与性能密切相关。本文在提出聚合物热膨胀产生机制的基础上,介绍了测量聚合物热膨胀的方法,讨论了热膨胀在聚合物基础研究中的应用,着重评述了热膨胀在PTC材料为代表的聚合物基复合材料设计中的重要价值。     

Modeling of relaxation of viscoelastic stresses in multi-layered thin films/substrate systems due to thermal mismatch

Assume the ratio of the total axial rigidity of thin films to that of the substrate is smaller than 0.02, an approximate closed-form solution for viscoelastic stresses in multi-layered thin films/substrate systems due to thermal mismatch is derived. This is achieved by utilizing the analogy between the governing field equation of elasticity and the Laplace transform with respect to time of the viscoelastic field equation. Based on two solutions, simplified solutions for relaxation of residual stresses distributed in multiple layers of thin films deposited on a thick substrate are obtained. The effect of the thickness, thermal expansion coefficient, Young's modulus, and viscosity coefficient of the substrate and thin films on the relaxation of residual stresses is considered. This simplified solution can be applied to some special cases such as one layered or periodic multi-layered thin films on a thick substrate.