导热橡胶复合材料研究进展

介绍填充型导热橡胶复合材料的研究进展及其发展方向。填充型导热橡胶复合材料以其高热导率、低压易变形、密封性好等优点被广泛应用于热界面导热材料。制备导热橡胶的常用填料主要有金属、碳、氮化物、氧化物、碳化物等,填料类型、尺寸、表面改性及材料加工方法等因素对导热橡胶热导率产生影响,提高导热橡胶热导率可从这些因素入手进行调控。未来一定时期内,对导热橡胶的研究将围绕导热填料表面处理新方法、导热填料与橡胶基体界面优化、混杂复配技术、新型加工技术、导热填料在基体中的结构演化及其对导热通路的调控等方面进行。     

碳系填料构筑具有隔离结构导热复合材料进展

导热途径不均匀导致导热效率较低是制备高导热聚合物复合材料的重点难题,制备具有优良导热性能的复合材料仍面临巨大的挑战。制备具有三维导热网络结构的复合材料,有效地提高了热导率,是目前导热复合材料研究的热点。隔离结构的导热复合材料具有独特的导热网络结构,为声子提供了有效的传播途径,并且能降低填料-基体、填料-填料间的界面热阻,在低负载下能获得高热导率。综述了近年来碳系填料构筑隔离结构的导热复合材料的研究进展,分析了具有隔离结构复合材料的导热机理及制备方法,对各类方法制备复合材料的性能、特点缺陷进行概括对比,并且对能提升热导率的方法进行简要分析。     

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。     

无机填料粒子的几何特征对环氧树脂灌封胶导热性能的影响

以Al2O3、Si3N4、BN、SiO2和AlN五种无机填料作为环氧树脂(EP)灌封胶的导热填料,研究了填料的种类、粒径大小和颗粒形态等对EP灌封胶热导率的影响。结果表明:EP灌封胶的热导率随着导热填料用量的增加而增大;当φ(BN)=35%(相对于总体积而言)时,相对最大热导率为2.12 W/(m·K),其值约为EP基体的10倍。填料粒子的几何特征对EP灌封胶的导热性能具有较大的影响;当Al2O3粒径为48μm时,EP灌封胶的相对最大热导率为1.3 W/(m·K);填料粒子过大或过小都会降低EP灌封胶的导热性能。层片状填料粒子可以获得较大的堆积密度,在EP灌封胶中能有效形成导热通道,增加其热导率。     

聚合物/新型导热填料复合电介质的研究进展

综述了非常规新型导热粒子如纳米金刚石、碳化物、铁电陶瓷及其他无机功能粒子及其填充聚合物电介质的最新研究进展,重点探讨了新型导热粒子的含量、表面改性、加工方式等对聚合物复合材料的导热及介电性能的影响。介绍和分析了基于有机分子晶体为连续声子传递通路改性聚合物导热性能的研究及机理;在基体树脂内利用无机导热粒子及有机分子晶体可构筑连续的声子导热通路,从而达到降低界面热阻、提高体系热导率的目的。相比传统导热粒子,新型导热粒子在提高绝缘聚合物热导率的同时,还赋予体系其他物理性能如磁性、优良介电性能及储能等性能。     

复合绝缘导热胶粘剂研究

以增韧的酚醛环氧树脂为基体树脂,氮化铝、氮化硼、氧化铝混杂粒子为导热填料制备了-新型绝缘导热胶粘剂。研究了填料用量对胶粘剂热导率、热阻、介电常数、体积电阻率等性能的影响,发现填料用量为40％时胶粘剂的热导率为O．99 W／mK,热阻为0．70℃／W,介电常数6,体积电阻率4．6×1012Ω·cm,20℃、200℃、250℃下的剪切强度分别为13．0MPa、10．0MPa、5．65MPa。研究结果表明该胶具备良好的电绝缘及力学性能,可以长期在150℃温度下使用,与不加导热填料的相同胶粘剂相比,具有良好的导热能力。     

改善聚合物热导率的研究进展

分别从导热填料粒子性质、聚合物基体、两相界面结构性质,以及材料加工工艺等角度出发,深入探讨了影响聚合物热导率的因素和机制,总结了提高和改善聚合物导热性能的方法。提高导热粒子和基体的热导率,在聚合物基体内形成稳定的最大化导热粒子通路等措施均可有效改善聚合物热导率。     

聚合物基导热复合材料的性能及导热机理

采用不同品种、粒径的导热填料和基体树脂,以熔融共混方法制备聚合物/填料体系导热功能复合材料。研究了复合材料热导率λ和体积电阻率ρ_v随不同填料、粒径等因素的变化规律及其内在原因。不同填充体系的热导率均随填料粒径的减小而降低,而电导率则相反;复合体系热导率随填料含量的增加始终呈逐步上升趋势,未表现出电导率那样的急剧变化。研究表明：复合体系热导率和电导率变化的差异主要是由于二者具有不同的传导机理;复合材料热导率的变化规律可以用热弹性复合增强机制进行合理解释。     

导热橡胶模型及导热橡胶的应用研究进展

对导热橡胶的导热机理、导热模型及其应用研究进展进行论述。导热橡胶的导热性能最终由橡胶基体和导热填料综合作用决定。导热填料根据形态分为粉状填料、片状填料和纤维状填料,可单独或并用填充导热橡胶;采用不同导热橡胶典型理论模型对不同填料填充导热橡胶进行预测,其结果与实测值吻合良好。目前,对导热橡胶的研究主要集中在填料表面改性和粒径分布等方面。如何大幅提高导热橡胶的热导率,提高其热疲劳性能、热力学性能及在使用中的稳定性,是未来导热橡胶研究的核心。     

LED用低热阻硅脂的制备

选用合适粒径的氮化铝和氧化铝为混杂导热填料、使用自制的硅烷低聚物为表面处理剂,以溶液插层法对混杂导热填料进行表面改性;然后与甲基苯基硅油混合制备了LED用低热阻导热硅脂。研究了导热填料的种类、粒径、表面处理剂种类及用量对导热硅脂的热导率和黏度的影响。采用LED灯作为实际测试平台表征了导热硅脂的导热性能。结果表明,当填料总质量分数为90.9%,粒径为5μm的氮化铝与粒径为1μm的氧化铝作混合填料且质量比为2.8∶1时,导热硅脂的热导率和黏度有较好的平衡;使用填料质量0.5%的硅烷低聚物对氮化铝和氧化铝混合填料进行表面处理有较好的处理效果;自制10号硅脂样品的黏度（25℃）为174 Pa·s,热阻为1.94℃/W,热导率为4.31 W/m·K。     

填料尺寸对填充型环氧树脂复合材料热导率的影响

通过比较由超高热导率的纳米钻石和微米级铝粉填充环氧树脂制得的复合材料,探究复合材料的导热行为。结果显示,填料粒子的尺寸可以影响环氧树脂基体在粒子之间的存在形式,从而影响复合材料热导率,当填充粒子间的距离在一整条分子链长度内时,复合材料的热导率会出现突然的增加。填料粒子与基体界面结合方式也会影响分子链在粒子表面的排列形式,从而影响复合材料的热导率。     

聚合物基导热绝缘复合材料的制备及逾渗模型的应用

采用乙烯一醋酸乙烯a共聚物和无机导热填料制备聚合物基导热绝缘复合材料,概述了以逾渗理论为基础的热导率计算模型,并应用所制备的导热绝缘复合材料讨论了逾渗模型的准确性。结果表明,SiC填充的复合材料具有较好的导热性能;填料体积分数达0.5时,复合材料的热导率可达1.86 W/(m0K)。研究表明,简单地运用逾渗理论在预测导热复合材料体系的热导率方面准确性不足,需要进一步考虑实际填料粒子分布与理论假设的差异以及界面相的存在等因素的影响。     

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...     

高分子复合材料导热性能研究

以Al2O3、MgO和BN三种无机填料作为尼龙6(PA6)的导热填料,研究填料的种类、填充量、粒径大小和粒径配比等对复合材料热导率的影响。结果表明:PA6基复合材料的热导率随导热填料填充量的增加而增大,随导热系数大的填料填充量的增加增大较快;导热系数大的填料的粒径对复合材料的导热系数的影响比较明显;导热系数大的填料,不同粒径的复配可以显著提高复合材料的导热系。     

氮化铝/尼龙6复合材料导热性能的研究

采用熔融共混法制备了Al N/PA6导热复合材料,并深入研究了硅烷偶联剂KH-550含量、导热填料Al N粒径和含量对复合材料导热性能的影响。结果表明,偶联剂对Al N/PA6界面的键合作用以及在Al N表面形成的包覆结构导致了复合材料的热导率随偶联剂含量的增多而先增大后减小。当偶联剂的加入量为1.0wt%时,复合材料的热导率最好,达到0.451 W/(m·K)。Al N粒径大小会影响复合材料的Al N/PA6界面多少和Al N在基体中的分散均匀性,从而影响其导热性能。当Al N粒径为3μm时,热导率最高。随着Al N含量的增多,导热链会逐渐形成,从而使得复合材料的热导率逐渐增大,且增长幅度呈先缓后急的趋势。     

低界面热阻、高面外热导率纤维素基复合膜

为有效解决电子设备的高效散热问题,迫切需要开发高性能导热复合材料。近年来,具有高面内热导率的导热复合膜已经取得了很大的进展,但低的面外热导率限制了其应用。在实际应用中,具有高面内和面外热导率的导热复合膜表现出均匀的散热性能,是先进电子器件理想的热管理材料。依据“最密堆积模型”,分别使用球形Al₂O₃粒子和石墨烯微片(GNPs)作为导热模板和导热增强相,采用真空辅助自组装方法,通过填料立体有序结构设计和界面结构优化,制备了高面外热导率柔性细菌纤维素(BC)基导热复合膜材料。大尺寸Al₂O₃粒子构筑基础传热网络,少量小尺寸Al₂O₃粒子填充在大尺寸Al₂O₃粒子之间的间隙,GNPs以球形Al₂O₃粒子为模板进行有序排列;通过调节不同尺寸Al₂O₃粒子的比例和对导热填料进行聚多巴胺(PDA)表面改性,构建了具有低界面热阻的协同立体传...     

填充型高分子导热复合材料的研究进展

介绍填充型高分子导热复合材料的研究进展,综述3种无机非金属材料（氧化物、碳化物和氮化物）、碳系填料以及表面功能化填料、杂化填料对高分子导热复合材料导热性能的影响。指出填料的表面功能化改性和杂化有利于改善填料在聚合物基体中的分散性能和界面相容性,从而构建有效的导热网络以提高复合材料的热导率,提出设计合适的配方和工艺是填充型导热复合材料的研究重点。     

高导热填充型环氧树脂复合材料研究进展

对填充型环氧树脂基高导热材料的最新研究进展进行了总结,从导热机理、新型导热填料、构建完善有效的导热网络以及填料与环氧基体间界面层结构设计等方面进行了分析,提出了该研究领域的技术关键点和发展趋势。     

碳纳米填料几何形状和界面热阻对复合材料热导率的影响

以管状碳纳米填料[如多壁碳纳米管(MWCNTs)、碳纳米纤维(Pyrograf纤维)和碳晶须(丝状-VGCF)等]作为聚合物基复合材料的导热填料,探讨了MWCNTs-COOH(氧化功能化改性MWCNTs)、MWCNTs及Pyrograf纤维和丝状-VGCF的热导率、几何形状和界面热阻(R k)等对填料/聚合物基复合材料热性能的影响。研究结果表明:MWCNTs-COOH/基体、Pyrograf纤维/基体的热导率增幅相对较大;采用有效热介质理论模拟法确定了填料/基体的R k,碳纳米填料的几何形状和R k是影响复合材料热导率的重要因素,而碳纳米填料本身的热导率对复合材料热导率的影响并不大。     

HDPE和MVQ导热性的影响因素

对高密度聚乙烯（HDPE）、HDPE／导热填料和硅橡胶（MVQ）／导热填料三种材料的导热性能进行了试验研究。总结分析了导热填料种类及含量、温度、结晶度、密度等方面因素对材料导热性能的影响。实验结果表明：HDPE材料的热导率随着结晶度的增大而上升；随着导热填料粒径的增加，HDPE、MVQ材料的热导率增大；材料密度的提高，可提高导热性能。