石墨烯导热高分子复合材料的制备、性能与机理

石墨烯是一种具有超大的比表面积、良好的热和化学稳定性、超高的热导率以及易于化学修饰的蜂窝状单层碳材料,已作为填料广泛应用于导热高分子复合材料领域。近年来石墨烯导热高分子材料的研究重点是改善石墨烯在聚合物基体中的界面相容性和分散性能。阐述了近年来石墨烯导热高分子复合材料的制备方法及其热性能,并重点对石墨烯导热高分子复合材料的导热机理进行综述,同时结合研究现状对石墨烯导热高分子复合材料的研究方向进行展望。     

聚合物/碳基导热复合材料研究进展

碳家族主要包括石墨、碳纤维、碳纳米管、富勒烯、石墨烯以及无定形碳等。其中石墨、碳纤维、碳纳米管以及石墨烯具有良好的导热性能,最近被广泛研究的石墨烯是1种很有前景的导热填料。综述近年来国内外以碳材料为填料的导热复合材料研究进展,阐述了碳材料及其纳米导热复合材料导热性的影响因素,最后对碳材料的发展方向进行了展望。     

导热高分子材料研究进展分析

在高分子材料科学与工程中导热高分子材料的理论研究与产品开发都是非常重要的部分,随着复合技术的引入和实施,高导热聚合物本材料和纳米复合材料的研究进入一个崭新的阶段,高分子复合材料的导热机理得到深入的研究同时在实践中的应用开发得到更新的进展。建立高分子复合材料导热模型,深入研究聚合物基体与导热填料界面的结构与性能及高分子复合材料的导热机理,不断探索导热本体聚合物材料的制备,这些导热高分子材料的研究为高新技术的发展奠定了坚实的基础。。     

填充型导热高分子研究进展

总结了导热高分子复合材料的导热理论研究,综述了近年来国内外几种常用的提高填充型导热高分子材料导热性能的方法,并对未来研究及发展方向进行了展望。     

石墨烯填充高导热塑料研究进展

阐述了石墨烯和石墨烯填充高导热塑料的制备方法及导热性能,并对几种石墨烯/聚合物复合材料的制备方法进行了对比。分析了影响石墨烯填充高导热塑料导热性能的因素,并对石墨烯及其填充高导热复合材料的研究方向及发展前景进行了展望。     

碳纤维@石墨烯/环氧树脂复合材料的制备和导热性能研究

碳纤维是一维高导热材料,但其纤维与纤维之间的导热性能较差;而石墨烯是二维高导热材料。采用简单的真空抽滤方法,制备了碳纤维@石墨烯核壳结构,改善了碳纤维之间的导热性能,并与环氧树脂复合制得碳纤维@石墨烯/环氧树脂基复合材料。经研究表明,该复合材料具有良好的导热性能,最大导热系数达1.19 W/(m·K)。同时,储能模量也提高了13.49倍。这些优异的性能在诸多方面具有潜在的应用前景。     

石墨烯协同Al_2O_3导热PA6的制备及性能研究

研究了石墨烯协同Al_2O_3导热PA6,考察石墨烯协同Al_2O_3作为导热材料不同配比对高导热PA6复合材料的力学性能、导热性能等性能影响以及热变形温度分析。实验结果表明:从材料的导热、机械性能及经济效益出发,当PA6/Al_2O_3/石墨烯为100/35/15时,导热PA6复合材料导热系数为2.14 W/(m.K),拉伸强度69.2 MPa,断裂伸长率3.7%,缺口冲击强度13.1 k J/m2,热变形温度86℃,综合性能最为均衡。     

氧化石墨烯/壳聚糖复合材料应用性能研究综述

近年来,石墨烯以其良好的导电性、导热性能、优异的力学性能以及光学性能等在众多领域得到广泛的应用。同时,石墨烯的制备也有了较大的进展。文章综述了石墨烯的化学制备方法及氧化石墨烯/壳聚糖复合材料的应用性能,并对石墨烯复合材料的应用进行了展望。     

具有有序导热网络结构的UHMWPE基复合材料的制备

为在高分子基体中构建有序导热网络结构,从而显著提高复合材料的导热性能,创造性地提出一种黏结剂共混法,制备出了具有有序导热网络结构和高导热系数的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)基导热复合材料。首先制备出具有核-壳结构的二维导热填料包覆UHMWPE颗粒的包覆颗粒,然后再通过热压成型制备出具有三维有序导热网络结构的高分子复合材料。导热填料在UHMWPE基体材料中构建了有序的导热网络结构,显著提升了复合材料的导热系数,当UHMWPE/天然石墨(NG)/石墨烯(G)复合材料含有20%NG和0.3%G时复合材料的导热系数高达1.47 W/(m·K)。这种方法具有简单,环保,易于工业化等优点。     

石墨烯-聚氨酯复合材料的研究进展

简单介绍了石墨烯的改性方法、石墨烯-聚氨酯材料的制备方法,并举例介绍了石墨烯对聚氨酯弹性体、涂料、泡沫塑料等材料的改性研究,指出石墨烯改善了聚氨酯材料的某些性能,如力学性能、导热性能、耐热性能、阻隔性能及防腐性能等,该复合材料进入实际应用还有待于降低成本并进一步研究。     

热塑性聚氨酯基导热纳米复合材料的制备及性能研究进展

简要介绍了本征型和填充型聚合物复合材料的导热机理,从氧化铝、碳纳米管和石墨烯三种导热填料方面,分别概述了这三种填料填充热塑性聚氨酯(TPU)基导热纳米复合材料的制备技术、导热性能及导热机理研究进展情况,论述了每种复合材料在不同填料改性、不同制备技术以及不同填料复合填充条件下带来的导热效率变化,最后对TPU基导热纳米复合材料研究趋势进行了展望。     

碳纳米管/聚合物基导热复合材料研究进展

碳纳米管（CNTs）由于优异的轴向导热性能,是目前制备高热导率聚合物基复合材料的一类重要填料。本文综述了近年来CNTs增强聚合物复合材料的研究进展,探讨了CNTs/聚合物复合材料的导热机理以及CNTs用量、尺寸及结构、表面改性、混杂CNTs粒子和聚合物基体结构等因素对CNTs/聚合物复合材料热导率的影响。同CNTs/聚合物的电导率相比,热导率远低于预期值,归因于CNTs/树脂界面间的声子频率失配现象导致了声子在界面的散射及很高的界面接触热阻,从而降低了体系热导率。分析和总结了改善体系热导率的方法和措施,采用特殊工艺使CNTs在基体内形成特殊的隔离结构或者取向结构是CNTs/聚合物导热复合材料的未来研究及发展方向。     

石墨烯导电高分子复合材料研究进展

本文综述了有关填充型导电高分子复合材料的研究进展及其应用,重点介绍并比较了石墨烯／聚合物导电高分子复合材料的制备方法,讨论了石墨烯的功能化改性处理。     

导热高分子复合材料的研究进展

随着电子信息技术的快速发展,电子设备的散热问题面临严峻的挑战,亟须研发高性能导热复合材料。高分子复合材料因其轻质、高强度和良好的柔韧性,在导热材料领域得到了广泛应用。简要介绍了导热高分子复合材料的导热机理、导热填料以及影响导热率的因素。综述了通过表面功能化、杂化粒子、填料取向和构建3D互联骨架结构等方法提高复合材料导热性能的研究现状。总结了导热材料当前面临的问题,并对未来导热高分子复合材料的发展方向进行了展望。     

聚合物/石墨烯导热复合材料研究进展

综述了聚合物/石墨烯纳米片(GNPs)导热复合材料的最新研究进展,重点探讨了GNPs结构、表面功能化、核壳结构、混杂GNPs及协同效应,石墨烯泡沫以及复合材料的制备工艺等因素对聚合物热导率的影响及机理。最后总结和展望了聚合物/石墨烯导热复合材料当前面临的问题及未来研究方向。     

导电型聚合物/石墨烯复合材料的研究进展

分别介绍了导电型聚合物/石墨烯复合材料的导电机理、制备方法以及相关的应用领域,分析了导电型聚合物/石墨烯复合材料目前存在的一些问题,并对导电型聚合物/石墨烯复合材料的未来发展作出了一定展望。     

Thermal conductivity of carbon nanotubes and their polymer nanocomposites: A review

Thermally conductive polymer composites offer new possibilities for replacing metal parts in several applications, including power electronics, electric motors and generators, heat exchangers, etc., thanks to the polymer advantages such as light weight, corrosion resistance and ease of processing. Current interest to improve the thermal conductivity of polymers is focused on the selective addition of nanofillers with high thermal conductivity. Unusually high thermal conductivity makes carbon nanotube (CNT) the best promising candidate material for thermally conductive composites. However, the thermal conductivities of polymer/CNT nanocomposites are relatively low compared with expectations from the intrinsic thermal conductivity of CNTs. The challenge primarily comes from the large interfacial thermal resistance between the CNT and the surrounding polymer matrix, which hinders the transfer of phonon dominating heat conduction in polymer and CNT.This article reviews the status of worldwide research in the thermal conductivity of CNTs and their polymer nanocomposites. The dependence of thermal conductivity of nanotubes on the atomic structure, the tube size, the morphology, the defect and the purification is reviewed. The roles of particle/polymer and particle/particle interfaces on the thermal conductivity of polymer/CNT nanocomposites are discussed in detail, as well as the relationship between the thermal conductivity and the micro- and nano-structure of the composites.     

导热高分子复合材料研究进展

在介绍金属材料、无机非金属材料以及高分子材料导热机理的基础上,介绍了导热填料填充高分子复合材料的导热网链机理和热弹性组合机理2种导热机理,该理论可以解释导热高分子复合材料导热过程中不同的现象和规律;归纳了适用于粒子、纤维等填充的聚合物基复合材料的各种导热模型;讨论了树脂基体、导热填料和温度对于高分子复合材料热导率的影响...     

Polymer-stabilized graphene dispersions at high concentrations in organic solvents for composite production

We demonstrate a simple and effective technique for dispersing pristine (unfunctionalized) graphene at high concentrations in a wide range of organic solvents by use of a stabilizing polymer (polyvinylpyrrolidone, PVP). These polymer-stabilized graphene dispersions are shown to be highly stable and readily redispersible even after freeze-drying. This technique yields significantly higher graphene concentrations compared to prior studies. An excellent increase in the thermal conductivity of the fluid by the addition of pristine graphene is also demonstrated. These well-dispersed pristine graphene sheets were then used as a strong and conductive nano-filler for polymer composites. Graphene/PVP composites were produced by the bulk polymerization of N-vinylpyrrolidone loaded with dispersed graphene, resulting in excellent load transfer and improved mechanical and electrical properties.     

导热高分子复合材料的研究进展

介绍了导热高分子复合材料的导热性能,并对导热胶粘剂、导热塑料和导热橡胶的研究进展进行了综述,在此基础上展望了导热高分子复合材料的发展前景。