氧化铝/碳材料导热硅脂的研究

以石墨烯、碳纤维、炭黑为导热填料,球形氧化铝和二甲基硅油为导热基体通过简单混磨制备了一系列导热硅脂。用扫描电子显微镜、透射电子显微镜等手段对导热填料进行表征。通过对球形氧化铝进行颗粒级配、加入碳材料来提高导热硅脂的导热系数。结果表明:不同粒径的球形氧化铝颗粒级配能够提高导热硅脂的导热系数;与其他碳材料相比,在加入相同质量时,石墨烯能够更好地提高导热硅脂的导热系数,导热系数随着石墨烯加入量的增加而增大,导热系数最大值为1.223 W·(m·K)~(-1)。     

用于降低接触热阻的复合黏结材料的制备优化

基于提高吸附床的导热性能,研制一种可涂于吸附床与吸附剂之间降低接触热阻的耐高温耐腐蚀的高导热复合黏结材料。通过稳态试验研究导热填料、稀释剂与偶联剂等因素对复合黏结材料热导率的影响,采用正交试验方法优化复合黏结材料的配制方案。研究结果表明:复合黏结材料的导热性能随着Al₂O₃导热填料的质量分数的增加而提高,采用10 μm Al₂O₃导热填料粒子的导热性能略高于采用35 μm Al₂O₃导热填料粒子的复合黏结材料,10 μm Al₂O₃导热填料粒子用质量分数8%的偶联剂处理,复合黏结材料的热导率最高。采用适当配比的导热填料、稀释剂与偶联剂能显著提高复合黏结材料的热导率。     

石墨烯修饰的碳纳米纤维制备及其电热转换

为提高碳纳米纤维(CNF)的电热转换效率,改善其综合导热系数,采用静电纺丝法将氧化石墨烯(GO)添加到聚丙烯腈(PAN)纤维中,经过预氧化和碳化处理后制得具有三维导热网络的CNF/rGO复合纤维膜以提高其热传输效率,并考察不同石墨烯含量和碳化温度对CNF/rGO复合纤维膜导热性能的影响.结果表明:采用rGO修饰CNF复...     

铜粉/液态金属导热膏的制备及其导热性能

以铜粉作为导热填料,75Ga25In液态金属为导热基体,制备了一系列液态金属导热膏。通过扫描电子显微镜(SEM)对导热填料进行了表征,研究了铜粉的粒径和填充量对液态金属导热膏导热性能的影响。结果表明:当铜粉的粒径为2.5μm,填充量为12%时,液态金属导热膏的导热系数最大,为34.7W·(m·K)~(-1),显著高于市售普通导热硅脂。铜粉与液态金属复合既能获得高的导热系数,又能降低液态金属的流动性,提高其涂敷性能。     

基于聚苯并噁嗪/氮化硼三维骨架的导热环氧树脂复合材料的制备与性能

针对导热复合材料中填料含量过多会导致力学等性能下降以及三维导热骨架中黏合剂与树脂基体相容性差的问题,本文采用牺牲盐模板法,制备了基于聚苯并噁嗪/氮化硼(PPH-ddm/BN)三维导热骨架,进一步与环氧树脂(epoxy, EP)复合,得到了环氧树脂/聚苯并噁嗪/氮化硼(EP/PPH-ddm/BN)复合材料。当BN质量分数为19%时,复合材料的导热系数为1.01 W·m^-1·K^-1,比纯环氧树脂提高了381%。归因于三维导热网络的形成以及聚苯并噁嗪和环氧树脂间良好的相容性,降低了氮化硼与树脂基体的界面热阻。骨架碳化后,环氧树脂/碳/氮化硼(EP/C/BN)复合材料的导热系数最高可达1.38 W·m^-1·K^-1,比纯环氧树脂提高了557%,为目前相同BN含量下聚合物基复合材料的最高值。复合材料的硬度与弯曲强度随BN含量增加而提高,相关研究为发展填料含量较低的热管理材料提供了新思路。     

纳米填料对储能式散热器性能影响的数值研究

针对储能式电子器件散热器性能受相变材料较低导热能力限制的问题,采用添加高导热纳米填料的方法提高相变材料的表观导热系数,并对储能式散热器的性能提升潜力进行分析. 在短时大功率加热(热流密度为10 W/cm2)的条件下,对以二十烷为相变材料的储能式散热器在添加碳纳米管填料之后的工作过程(熔化和凝固传热)进行了三维数值模拟. 结果显示,由于相变材料表观导热系数的提高,散热器的性能随碳纳米管添加量的增加而提升,其提升程度与添加量呈近似线性相关| 当加入体积分数为10%的碳纳米管时,散热表面的最大温升相对于无碳纳米管的情形降低了8 ℃,散热器的等效总热阻则降低了14%,说明该方法是提高储能式散热器性能的有效途径．     

混合纳米填料对复合相变材料导热系数的影响

为了研究混合纳米填料对复合相变材料导热系数的影响,制备以碳纳米管和银(或氧化铝)纳米颗粒为二元混合填料的有机类复合相变材料.采用瞬态平面热源法导热仪对复合相变材料在室温下固态时的有效导热系数进行测试.研究中综合考虑填料总加载量、碳纳米管/纳米颗粒的配比以及基底相变材料对复合相变材料有效导热系数的影响.实验结果表明,碳纳米管和纳米颗粒填料之间是互相抑制的,混合纳米填料所导致的复合相变材料导热系数增长甚至低于仅添加单一碳纳米管或纳米颗粒时的效果.在本研究所关注的较低的总加载量下(最高体积分数为1.5%),尚不足以构建出能够实现混合填料协同效果的有效导热网络.纳米填料分布的微观表征图片证实,虽然混合填料各自的分布都较为均匀,但导热机理的差异和较高的界面热阻使得不同纳米填料之间无法体现出理想的协同效应,反而导致当单一纳米填料之间的导热通路被破坏时会呈现出反效果.     

三维五向石英/环氧复合材料的热传导性

为了给三维编织复合材料在热传导方面的设计应用提供必要的依据,以石英纤维和环氧树脂为原料,制备三维五向石英/环氧复合材料,通过瞬变平面热源法测量复合材料的导热系数,分析纤维体积分数、编织角和不同减纱方法对复合材料轴向及径向热传导性能的影响.结果表明:三维五向编织复合材料的热传导性能沿着轴向和径向呈现出各向异性;其轴向导热系数随着纤维体积分数增大而增大,随着编织角增大而减小;其径向导热系数随着纤维体积分数和编织角的增大而增大;减纱会降低三维复合材料的热传导性能,与减纱线细度、分散减列相比,集中减列的影响最明显,轴向和径向导热系数分别降低了3.2%和3.0%.     

碳纳米管填料对相变储能式热沉性能的影响

为了评估纳米复合相变材料在相变储能式热管理技术中的应用潜力,采用实验方法研究碳纳米管填料对相变储能式电子器件热沉瞬态性能的影响.选用十六醇为基底相变材料,以多壁碳纳米管为填料制备了不同质量分数（0.3%、1%和3%）的纳米复合相变材料,对复合相变材料的关键热物性进行表征.在短时较高热流密度（高达7.0 W/cm2）加热条件下,比较热沉（分为有翅片和无翅片2种结构）的瞬态性能随纳米复合相变材料中碳纳米管质量分数的变化规律.实验结果表明,在添加了碳纳米管填料之后热沉的性能较采用纯十六醇的工况有所削弱.虽然加入碳纳米管后纳米复合相变材料的导热系数有所提升,但黏度的急剧增加极大地削弱了熔化过程中的自然对流效应,从而抵消了导热强化所带来的性能提升.     

导热填料对HDPE/石蜡定形相变材料性能的影响

采用熔融共混技术,在高密度聚乙烯（HDPE）/石蜡定形相变材料中添加普通石墨、氧化膨胀石墨、超声膨胀石墨以及膨胀石墨（EG）4种导热填料制备导热定形相变材料（PCM）。SEM图表明导热填料可以与HDPE、石蜡均匀混合。添加导热填料后定形相变材料的渗漏率有增大的趋势,但添加普通石墨和超声膨胀石墨时,渗漏率随导热填料含量的增加而增加,添加氧化膨胀石墨和EG时,PCM的渗漏率随导热填料含量的增加而降低。定形相变材料中添加导热填料时其热导率有显著提高。添加EG时,定形相变材料的热导率提高最多,提高率达144.7%。     

石墨烯压阻复合材料及其在裂纹监测中的应用

为了弥补现有柔性应变传感器在健康监测上的不足,以还原氧化石墨烯（rGO）为导电填料,纳米纤维素（CNF）为分散剂和结构骨架,硅橡胶（PDMS）为聚合物弹性基体,采用溶液共混和溶剂挥发法,制备具有压阻效应的弹性复合材料. 对复合材料进行微观结构、力学、电学和机敏性能分析,结果表明,CNF能有效协助rGO在PDMS基体中均匀分散,形成稳定的三维增强和导电网络,提高复合材料的弹性模量和电导率. 当rGO、CNF占PDMS的质量分数分别为10%、3%时,复合材料的弹性模量最大为2.53 MPa,电导率为0.34 S/m. 当复合材料薄膜应变小于10%时,电阻相对变化量与应变呈线性关系,灵敏系数最大为63,对应rGO、CNF的质量分数分别为10%、3%;当应变大于10%时,呈指数变化. 分析复合材料的力电响应机理,将复合材料应用于材料或构件疲劳裂纹的监测中,设计应力强度因子薄膜传感器,并通过理论分析验证其可行性.     

BN/聚砜导热绝缘复合材料的制备及性能

采用粉末混合法制备了BN/聚砜导热绝缘复合材料,用扫描电子显微镜（SEM）、导热系数测试仪和超高电阻微电流测试仪对复合材料的微观形貌、导热性能和电绝缘性能进行了表征。结果表明：硅烷偶联剂改性处理后的BN粉体与聚砜基体之间的相容性较好;BN/聚砜复合材料的导热系数随BN含量的增加而增大,最大可达2.08（W·m^-1·K^-1）;表面电阻率和体积电阻率随BN含量的增加而减小,最低值分别为0.82×10^15Ω和1.78×10^15（Ω·cm）,具有电绝缘性。     

碳纳米管负载金属纳米粒子的研究进展

碳纳米管(carbon nanotubes, CNTs)具有优异的导电性能、导热性能和高的热稳定性。将具有独特催化性能、导电导热性能的金属纳米粒子(metal nanoparticles, M-NPs)负载至CNTs表面形成复合材料,可以广泛应用于催化和热管理领域。综述了国内外制备负载M-NPs的CNTs的研究现状,包括共价和非共价两种方式功能化CNTs再负载M-NPs和直接通过化学气相、物理和电化学沉积等方法将M-NPs负载至CNTs上。共价功能化的CNTs表面虽然可以将其他物质分子永久稳定地连接,但是sp~2到sp~3的杂化过程导致电子结构重组,改变了CNTs原有的电子离域,破坏了CNTs的热学、光学等本征特性,因此使用非共价改性的方法,不仅可以保持CNTs原有的结构和性能,而且不会破坏π共轭体系。M-NPs直接负载至CNTs表面的方法中绿色简便,可大规模推广制备的是混合加热法,不需要添加其他溶剂,也不需要任何精密仪器,就可以使金纳米粒子均匀密集高效地负载至CNTs表面生成复合材料。由此可见,更加绿色高效的M-NPs修饰的CNTs复合材料制备方法在能源、环境和热管理领域的应用前景越来越光明。     

接触热阻对相变耦合温差发电系统的影响

在汽车尾气温差发电系统中, 热量在传递的过程中通常要经过若干个接触界面。而界面间的接触热阻影响 着热量的传递效率和热电器件冷热两侧的实际温差, 进而影响到系统的发电性能。利用工业热风机模拟汽车运行实 际工况, 使用装载有相变材料(phase change material, PCM) 的温差发电系统, 通过涂抹不同导热系数的导热硅脂来 调节热电器件与系统间的接触热阻, 研究了接触热阻对PCM 以及系统输出电压的影响。研究发现, 同时减小热电 器件两侧与系统间的接触热阻会削弱PCM 的储热能力; 相较于减小热电器件热面与系统间的接触热阻, 减小热电 器件冷面与冷端换热器间接触热阻, 对温差发电系统输出电压的提升效果更为显著。     

碳纤维/膨胀石墨协同复合对硅橡胶性能的影响

采用溶液插层法制备了膨胀石墨(expanded graphite,EG)/硅橡胶(VMQ)导热复合材料,利用短切碳纤维(carbonfiber,CF)对复合材料体系进行增强.研究了EG、CF和钛酸酯偶联剂对硅橡胶导热和力学性能的影响.结果表明:短切CF与EG有良好的协同复合作用,一定量的钛酸酯偶联剂可以有效地改善填料与...     

环氧树脂/碳纤维导热复合材料研究进展

为提高碳纤维复合材料的导热、老化以及其他力学性能,本文探讨了以环氧树脂为基体,以具有优良的力学性能的碳纤维为导热载体,制备具有良好性能的导热复合材料的制备工艺。同时,研究了碳纤维增强环氧树脂基体的热传导机制,以及近些年来环氧树脂基导热复合材料的科研现状。     

制备工艺对CNTs/EP复合材料性能的影响

采用溶液共混法制备碳纳米管(CNTs)/环氧树脂(EP)复合材料,主要研究丙酮用量、混合方式、超声时间、CNTs含量等制备工艺对复合材料的热性能和导电性能的影响.通过用SEM、DSC,TGA以及万用表对复合材料进行分析表征,结果表明,丙酮的加入量越多,超声时间越长,CNTs/EP的复合材料的导电性越好,CNTs在复合材料中分散性也好,而随着CNTs含量增加,复合材料的导电性按照逾渗理论的规律提高,且逾渗闶值出现在0.5 0A～1%范围内.利用超声处理伴随着搅拌这种混合方式所得复合材料的导电性最好,加入碳纳米管的复合材料玻璃转化温度Tg和热稳定性能较纯EP有显著提高.     

Characterization and thermal conductivity of modified graphite/fatty acid eutectic/PMMA form-stable phase change material

We prepared and characterized a form-stable composite phase change material (PCM) with higher thermal conductivity. Capric acid(CA)-myristic acid(MA) eutectic as core, poly-methyl methacrylate (PMMA) as supportive matrix and modified graphite (MG) powders serving as the thermal conductance improver were blended by bulk-polymerization method. The composite PCMs with different MG mass fraction (2%, 5%, 7%, 10% and 15%) were characterized by FT-IR, SEM, DSC technique and mechanical tests. Thermal conductivities of the composites were measured by transient hot-wire method. The results indicate that MG powders have been successfully inserted into the CA-MA/PMMA matrix without any chemical reaction with each other. The MG/CA-MA/PMMA composites maintain good thermal storage performance while the thermal conductivity has been enhanced significantly. The composite PCM added with 15 wt% MG powders increases approximately as 195.9% in thermal conductivity. Moreover, the thermal conductivity improvement of the composite PCMs is also verified by the melting-freezing experiment, which is profitable for the heat transfer efficiency in latent heat thermal energy storage system.