粘结剂含量对石墨材料电、热传导性能的影响

以煅后石油焦和煤沥青为基本原料，采用热压工艺制备了一系列石墨材料。考察了粘结剂含量对石墨材料电、热传导性能的影响。在实验基础上，阐明了粘结剂与骨料颗粒在热混捏与热压过程中相互作用原理。结果表明，石墨材料的传导性能不仅依赖于原料种类、粒度，而且与其质量百分配比也有关系。经过分析认为，粘结剂含量小于25W／％时，随着粘结剂含量的增加，石墨材料传导性能增强的原因可归结为石墨材料的骨料颗粒气孔率得到降低和颗粒间微裂纹减少所致；而粘结剂含量超过25W／％时，材料的传导性能随着粘结剂含量的增加而降低的原因可归结为骨料颗粒间粘结剂的γ组分以气态形式挥发使得材料气孔率增加所致。     

煤基石墨与工业用石墨性能比较

煤基石墨与工业用石墨性能比较ＡｒｔｈｕｒＳＰａｖｌｏｖｃｅｔａｌ引言在过去由于从煤焦油申去除高含量的灰分以及纯化非常困难，所以人造高纯度石墨的生产都采用石油焦作为原料。（１）最近在西弗吉尼亚大学（ＷＶＵ），一种应用Ｎ－甲基吡咯烷酮（ＮＭＰ）的溶剂分离...     

含Zr多组元掺杂石墨材料的性能研究

以天然石墨为原料，通过热压工艺，制备了含Zr多组元掺杂石墨材料。研究了掺杂元素对材料性能的影响。实验结果表明：随着Zr含量增加，基体石墨的强度、导电和导热性成线性增加；但是过量的ZrO2会消耗基体炭原子，生成金属Zr蒸汽逸出基体，形成孔隙和缺陷，导致材料的性能下降，因此应控制ZrO2的加入量。另外，采用SEM、XRD等分析手段研究了材料微观结构，探讨了微观结构对其性能的影响。     

原料配比对泡沫膏体充填材料性能的影响

以水泥、粉煤灰、煤矸石、膨润土等为原料制备了泡沫膏体充填材料,采用单因素试验研究了不同水料比条件下,原料配比对泡沫膏体充填材料流动度、凝结时间、干密度及后期抗压强度的影响规律。结果表明:流动度随水料比和煤矸石掺量的增加而增加,随发泡剂和膨润土掺量的增加而减小,但在高、低水料比条件下流动度随粉煤灰掺量的增加其变化趋势略有不同;凝结时间随水料比、粉煤灰、煤矸石及发泡剂掺量的增加而延长,而膨润土掺量则对其影响不大;干密度随水料比、粉煤灰、煤矸石及发泡剂掺量的增加而减小,随膨润土掺量的增加先减后增;后期抗压强度随煤矸石、发泡剂掺量的增加而减小,随膨润土掺量的增加先增后减,在高、低水料比条件下粉煤灰对其影响规律相反,此外高水料比有助于原料之间配合成型,对强度有益,但随原料掺量的增加其强度急剧下降。     

天然石墨/陶瓷复合材料的制备及其性能

为了拓展天然石墨的应用领域，通过热压工艺，在天然石墨中掺杂B、Si和Zr陶瓷组元，制备了天然石墨／陶瓷复合材料，利用SEM、XRD等分析手段研究了材料微观结构，并探讨了掺杂组元以及天然石墨颗粒大小对材料性能的影响．结果表明：掺杂Zr可有效地提高石墨材料的热导率，B的加入可有效地提高石墨材料的力学性能，而Si的加入可加速Zr对石墨材料的催化石墨化；随着天然石墨粒径的增加，制得石墨材料的热导率也随之增加，其中，以粒径为13μm的天然石墨制得的材料强度和密度为最优。     

双组元掺杂锆硅再结晶石墨的性能

以假烧石油焦、煤沥青、铅粉及硅粉为原料，采用热压工艺制备了一系列掺杂再结晶石墨。研究了掺杂组元对再结晶石墨的热导率、电阻率和抗弯强度的影响以及微观结构的变化．结果表明，掺杂锆使再结晶石墨的基本物理性能及其微晶结构有较大幅度的改善。在含锆石墨材料中，适当掺杂硅可提高材料的热导率，但是当锆的掺杂量为9％、硅的掺杂量大于2％(质量分数)时，再结晶石墨的常温热导率降低．双组元掺杂锆、硅使再结晶石墨的导电率和力学性能下降。在再结晶石墨中，掺杂的锆以碳化锆的形式存在，掺杂的硅大都以气态形式逸出，只有微量的硅以碳化硅的形式存在．     

钾明矾热传导性能的研究与改善

钾明矾作为固-液相变材料存在热传导性能差的缺点.目前应用高导热性能的石墨进行改进的研究中存在石墨用量过大(一般10%～20%)的问题.通过改性石墨与相变材料的复合使相变材料的热传导性能得到提高,并使改性石墨的用量降低到5%,可将相变时间缩短72.8%.     

石墨化温度及掺硅组分对再结晶石墨传导性能及微观结构的影响

用煅烧石油焦作填料 ,煤沥青作粘结剂 ,分别以硅粉、碳化硅和二氧化硅 3种含硅组分作添加剂 ,采用热压工艺制备了再结晶石墨。考察了石墨化温度以及单组元掺硅组分对再结晶石墨的热导率、电阻率和抗折强度的影响及其微观结构的变化。实验结果表明 ,对于掺硅组分相同的再结晶石墨 ,材料的导电、导热性能随着石墨化温度的升高而增强 ,但其力学性能却随之降低。当掺硅粉的热压再结晶石墨再经 2 80 0℃石墨化处理后 ,材料RG Si 48沿石墨层方向的常温热导率可达 3 3 2W /(m·K) ,电阻率为 4.94μΩ·m。对于相同工艺及硅含量的不同掺硅组分再结晶石墨 ,以掺入硅粉对材料综合性能最理想 ,而掺入二氧化硅对材料的综合性能较差。XRD分析表明 ,不论掺硅组分是硅粉、碳化硅还是二氧化硅 ,硅组分最终在再结晶石墨内均以α SiC形式存在 ,甚至在石墨化温度高达 2 80 0℃时 ,再结晶石墨内仍有α SiC存在。对其微晶参数进一步分析表明 ,随着石墨化温度的升高 ,掺杂硅组分的催化作用进一步加强 ,再结晶石墨的微晶尺寸La 迅速增大 ,石墨微晶的晶面层间距d0 0 2 也迅速降低。材料RG Si 48的微晶尺寸La 以及晶面层间距d0 0 2 分别为2 5 7nm和 0 .3 3 5 77nm。     

双组元掺杂钛硅再结晶石墨传导性能的研究

用煅烧石油焦作填料,煤沥青作粘结剂,钛粉和硅粉作添加剂,采用热压工艺制备了一系列双组元掺杂再结晶石墨.考察了不同质量配比的添加剂对再结晶石墨的热导率、电阻率和抗弯强度的影响以及微观结构的变化.实验结果表明,与相同工艺条件下制备的纯石墨材料相比较,掺杂15wt％钛粉再结晶石墨的传导以及力学性能有较大幅度的提高.在掺杂钛粉15wt％、硅粉<2wt％时,双组元再结晶石墨的常温热导率随着硅粉的掺杂量的增加有所提高.当掺杂钛粉及硅粉分别为15wt％和2wt％时,再结晶石墨RG-TiSi-152的常温热导率可达494W/m·K.但是当掺杂钛粉15wt％、硅粉>2wt％时,随着硅粉的继续增加,再结晶石墨的常温热导率反而降低.而双组元掺杂钛硅再结晶石墨的导电以及力学性能却随着硅粉的掺杂量的增加而降低.XRD分析表明,对于双组元掺杂钛硅再结晶石墨而言,钛元素最终在材料中以碳化钛形式存在,而硅元素则大都以气态形式被逸出,XRD物相图谱中未发现硅及其碳化物的存在.材料RG-TiSi-152的微晶尺寸La以及晶面层间距d₀₀₂分别为864和0.3355nm.     

石墨表面TiC涂层对高定向石墨/Cu复合材料热导率和抗弯强度的影响

以高温盐浴法对天然鳞片石墨粉体(GF)进行表面TiC镀层处理,然后采用真空热压烧结法制备TiCGF/Cu复合材料,研究了粉体表面涂层和GF体积分数对复合材料微观结构、热导率及抗弯强度的影响。系列测试结果表明:随着GF体积分数的降低以及粉体表面TiC镀层的形成,TiC-GF/Cu复合材料平行于GF片层方向的热导率有所降低,抗弯强度有所提升。其中在GF的体积分数占TiC-GF/Cu复合材料70%时,这种变化最为明显,平行于GF片层方向的TiC-GF/Cu复合材料热导率下降幅度最大,从676W/(m·K)下降到526 W/(m·K)。同时,TiC-GF/Cu复合材料的微观结构进一步说明,GF表面的TiC涂层对GF/Cu复合材料的断裂模型起着重要的作用。     

国产石墨薄膜低温导热系数测量

在90-350K温度范围内,设计了1套实验装置,用以测量一种国产石墨薄膜的导热系数.介绍了实验装置的结构和原理,以及相关的数据处理方法.最终利用该装置得出了石墨薄膜导热系数与温度的关系.结果表明,该石墨薄膜在低温下可以作为铜的理想替代材料.     

鳞片石墨取向对鳞片石墨/聚丙烯、鳞片石墨/尼龙66复合材料导热性能的影响

为了研究鳞片石墨在基体中的取向对复合材料导热性能特别是不同方向导热性能的影响,通过双螺杆挤出混合及注射成型制备了鳞片石墨/聚丙烯（PP）、鳞片石墨/尼龙66（PA66）导热复合材料,并利用扫描电子显微镜和超声波测试对制备的样品进行了分析。结果表明：鳞片石墨的粒径越小,平面取向度越高,平面与垂直方向的热导率差值越大。加工中双螺杆挤出机的过度剪切会破坏鳞片石墨的片层结构,影响鳞片石墨导热网络的形成,降低复合材料的热导率,但提高了材料导热的各向均匀性。适度的剪切可以打开鳞片石墨的片层结构,提高复合材料的热导率,注射成型更多影响到制品导热的各向异性。     

一种进口石墨箔低温热导率的测量

介绍了一套真空环境的热导率测试实验装置,测量了一种进口热解石墨箔在液氮温区到室温范围内的热导率。通过功率修正的方法得到了石墨薄膜热导率与温度的关系,平均误差在5%以内,为工程应用提供了数据支持。     

预测复合材料导热系数的热阻网络法

借助计算机模拟复合材料的空间结构,直接迭代求解热阻网络,得到复合材料的导热系数。分析了在随机分布条件下取样尺度对导热系数的影响,以及二维和三维条件下导热的差别。与文献中实验数据的比较表明,所述方法能够较好地预示颗粒弥散型复合材料的导热系数。     

高导热炭材料的研究进展

炭材料具有高热导率、低密度、优异的机械性能,是近年来最具发展前景的一类散热材料.本文结合炭材料结构和传导机理主要介绍目前国内外在提高炭材料热导率方面的研究工作及发展趋势.     

多层石墨/硅树脂导热复合材料的制备与性能

以硅树脂为基体材料, 多层石墨为导热填料, 采用旋转搅拌球磨法制备了多层石墨/硅树脂导热复合材料, 研究了填料对多层石墨/硅树脂复合材料热导率、 热膨胀系数(CTE)和热稳定性的影响。结果表明, 多层石墨在硅树脂中分散性良好。多层石墨/硅树脂复合材料的热导率随多层石墨填充量的增加而增大, 填充质量分数为45%时, 热导率达到2.26 W·(m·K)^-1, 超过此值之后热导率开始下降。随着填料的增加, 多层石墨/硅树脂复合材料热膨胀系数减小。与纯硅树脂相比, 多层石墨/硅树脂复合材料热稳定性高。相同填充量下多层石墨/硅树脂比SiC/硅树脂、 AlN/硅树脂的热导率高得多, 这说明径厚比大的片状填料更易形成有效接触和导热网链。     

石墨泡沫/共晶盐等效导热系数的理论研究

为了研究石墨泡沫/共晶盐复合相变材料的等效导热系数,提出了一个立方单元模型。即6块中间开孔的板围成的立方体结构。此模型可通过改变板厚及连通孔直径表征复合材料不同孔隙度下的内部结构。首先根据热阻分析得到石墨泡沫/空气的等效导热系数,与文献中的实验数据进行了对比,验证了立方单元模型的适用性。接着计算得出不同孔隙度下石墨泡沫/共晶盐的等效导热系数。最后分析了连通孔的直径对等效导热系数的影响。发现随着孔隙度的增大,等效导热系数值呈下降趋势。固体石墨骨架对共晶盐的导热系数具有很大的提升作用。随着孔隙度的增加,连通孔直径的变化对整体等效导热系数的影响逐渐变小。     

Composites of aluminum alloy and magnesium alloy with graphite showing low thermal expansion and high specific thermal conductivity

Abstract

High thermal conductivity, low thermal expansion and low density are three important features in novel materials for high performance electronics, mobile applications and aerospace. Spark plasma sintering was used to produce light metal–graphite composites with an excellent combination of these three properties. By adding up to 50 vol.% of macroscopic graphite flakes, the thermal expansion coefficient of magnesium and aluminum alloys was tuned down to zero or negative values, while the specific thermal conductivity was over four times higher than in copper. No degradation of the samples was observed after thermal stress tests and thermal cycling. Tensile strength and hardness measurements proved sufficient mechanical stability for most thermal management applications. For the production of the alloys, both prealloyed powders and elemental mixtures were used; the addition of trace elements to cope with the oxidation of the powders was studied.