溶液沉淀法制备高导热氮化硼/多层石墨烯/聚苯烯酸柔性自修复材料

以氮化硼(BN)和多层石墨烯(MG)为复合填料,通过溶液沉淀法,制备了聚丙烯酸基复合高导热界面材料.研究了填料含量和配比对复合材料导热性能的影响,实验发现随着BN和MG含量的增加导热性能先升高后降低,导热系数在BN:MG=1:0.3时最大(6.0 W·m-1·K-1).通过扫描电镜(SEM)分析复合材料的微观形貌,结果显示在BN:MG=1:0.3时,复合填料之间的协同作用发挥的最好,形成了致密的导热网络,因而有效的提高了复合材料的导热性能.该材料除了具有较高的导热性能外,还具有一定的柔性、可塑性和自修复性能,在一定条件下能够对热界面材料的内部损伤进行修复,从而大大延长热界面材料的使用寿命.这对于维持热界面材料的正常使用,确保设备内部热量的有效传出具有重要的意义.     

基于石墨烯/聚丙烯酸三维多孔材料的高灵敏高稳定性柔性压阻材料的制备及其应用

以氧化石墨烯为前驱体制备石墨烯三维多孔材料(3D-rGO),并将其破碎重组装与聚丙烯酸弹性基底(PAA)进行复合,制得石墨烯/聚丙烯酸三维多孔复合材料(3D-rGO/PAA)。通过扫描电镜观察发现3D-rGO/PAA呈现微观无序的导电网络结构,仍保持部分多孔结构,且互相搭接的石墨烯片层之间存在大量接触点;PAA基底的引入,使得复合材料具有可拉可压双重压阻效应以及优异的柔性和贴合性。对微观形貌与力敏传感性能的关系进行研究发现,在受到外部应力时,石墨烯导电网络重新构建引起接触电阻的变化,而片层间大量的接触点赋予3D-rGO/PAA优异的传感性能,表现出较高的灵敏度、线性度、快速响应性、高机械稳定性(7 000次),可实时监测腕关节、指关节的运动以及声带的振动情况。     

柔性高导热石墨烯/富勒烯复合薄膜的制备及性能表征

石墨烯作为一种二维晶体,由于其独特的热传递性能超过了石墨体的极限,成为人们关注的散热材料。柔性石墨烯/富勒烯复合薄膜是通过将富勒烯纳米粉末(10000目)与氧化石墨烯水溶性浆料复合,获得氧化石墨烯/富勒烯分散体,经高温碳化-石墨化而制成的。在这种全碳结构中,采用零维的富勒烯作为石墨烯片层之间的桥接构件来增强薄膜的机械强度以及热稳定性。且富勒烯有效的填充了二维石墨烯片层之间的间隙,提高了石墨烯薄膜跨界面的热传输效率。所得到的分层石墨烯/富勒烯复合薄膜具有很高的平面内导热系数最高可达1 008 W/(m·K)以及优异的跨界面热传输性能,z向导热率可达50 W/(m·K),良好的热稳定性能和抗拉强度3.25 MPa,热分解温度比石墨烯薄膜提高50℃。机械性能和热性能的结合有望使这种材料成为下一代商用便携式电子产品的散热装置。     

聚合物/氮化硼复合导热材料研究进展

随着电子信息技术的发展,电子器件逐步趋于小型化、高功率与高密度集成化,其散热问题成为保障器件可靠性运转的关键.目前,聚合物材料由于成本低,成型工艺完善等优势,成为高性能导热材料研究重点.受制于聚合物较低的本征热导率,以高导热六方氮化硼(h-BN)作为填料改性的聚合物/BN复合材料,因兼具高导热性能与电气绝缘的双重优势,...     

环氧树脂/氮化硼/石墨烯纳米片导热复合材料的制备与性能研究

采用十八烷基三甲基溴化铵(OTAB)改性的氮化硼(BN)微粒和石墨烯纳米片(GNP)为导热填料,制备了系列环氧树脂(EP)/改性BN(BNOTAB)/GNP导热绝缘复合材料,研究了填料的种类和含量对复合材料导热性能、电绝缘性能及热稳定性能的影响。结果表明,经OTAB改性后的BN微粒能比较均匀分散于环氧树脂体系中;当m(BNOTAB)/m(GNP)=6∶4时(填料总含量为10%),复合材料的热导率达到0.48 W/(m·K),较纯环氧树脂材料提高了108.7%,而该复合材料仍保持优异的绝缘性能;TGA与DSC结果显示,BNOTAB/GNP填充微粒的加入可以提高环氧树脂复合材料的热稳定性。     

氮化硼/环氧树脂绝缘导热材料的制备及性能表征

将氮化硼(BN)粉末添加到环氧树脂(EP)中,制备了BN/EP绝缘导热复合材料,并对其热导率、抗拉强度、断面SEM(扫描电子显微镜)以及热失重进行分析,同时探究随着填充量的增加,复合材料的热导率和抗拉强度的变化趋势。结果表明:当20μm的BN的填充量为30%时,由其制备的复合材料的热导率在25℃时达到了0.92W/(m·K),抗拉强度为15.5MPa。并且随着BN填充量的增加,复合材料的热导率也逐渐增加,但抗拉强度逐渐降低。热失重分析说明随着BN填充量的增加,绝缘导热材料的起始分解温度并没有太大的变化,而复合材料的热失重量逐渐减少,分解温度逐渐升高。此外,随着添加BN粒径的增大,复合材料的热导率会增大,而抗拉强度却会减小。     

外加电场制备氮化硼-硅橡胶复合导热材料

利用氮化硼片状颗粒的偶极距对电场有响应的性质,分别在直流电场和工频交流电场下制备了复合导热硅橡胶。分别用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)观测了氮化硼在硅橡胶中的取向情况。实验结果表明:氮化硼颗粒的高导热晶面(002)沿电场取向,取向度随填料含量的增加而降低。当体积分数为0.23时,直流和交流电场作用下制备的硅橡胶导热率较未加电场分别提高62%和152%。由于氮化硼颗粒同时具有形状、导热各向异性,电场辅助固化对提高其导热率具有显著效果。     

基于二硫键的水性聚氨酯/聚丙烯酸酯自修复材料的制备及性能

以聚四氢呋喃醚二醇(PTMEG)和异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为反应单体,2,2-二羟甲基丙酸(DMPA)、1,4-丁二醇(BDO)、2,2-二硫二乙醇(HEDS)为扩链剂,制备了含有二硫键的水性聚氨酯(WPUS)。再与聚丙烯酸酯(PA)乳液物理共混制备了一系列不同配比的自修复型水性聚氨酯/聚丙烯酸酯(AWPUS)复合材料。采用红外光谱、拉曼光谱、粒径分布、分光光度计、X射线衍射、热重分析、力学性能、扫描电镜及偏光显微镜等分析了复合材料的微观结构和组分、热稳定性及自修复性能,并探究了PA/WPUS的不同配比对胶膜自修复性能的影响。结果表明,PA的引入显著提高了材料的自修复效率;在60℃,修复效率由6 h修复73.4%提高至2 h修复81.7%;当PA/WPUS质量比为3/7时,拉伸强度和拉伸应变分别为16.8 MPa和704%,加载-卸载循环5次后,应力恢复率达到84.3%;具有良好的热稳定性和可再加工性,综合性能优异。     

贻贝仿生修饰氮化硼/石墨烯微片环氧导热绝缘材料的制备及性能研究

随着电子技术快速的发展,聚合物材料自身较低的热导率已不能满足现代电子器件的散热需求,因此提高聚合物热导率,实现高效率的传热具有重要意义。利用多巴胺优异的包覆性能实现对氮化硼(BN)粉末和石墨烯微片(GNPs)的表面修饰。然后将功能化的BN和GNPs作为导热填料,制备了系列环氧树脂(EP/BN/mBN/m(BN/GNP))导热绝缘复合材料,研究了填料的种类和含量对复合材料导热性能和电绝缘性能的影响。结果表明,经多巴胺改性后的BN和GNPs能比较均匀分散于环氧树脂体系中;当添加30 wt%的m(BN/GNP)(1∶1)填料时,复合材料的热导率达到0.61 W/(m·K),与纯环氧树脂材料相比提高了238.9%,且该复合材料仍保持优异的绝缘性能。     

SiC-BN填料杂化柔性电绝缘高导热材料

为满足导热高分子材料应用于可穿戴材料领域,文中以热塑性聚氨酯(TPU)为基体设计出柔性电绝缘导热复合材料,使用零维粒状碳化硅(SiC)与二维片状氮化硼(BN)为导热填料搭接密实的导热通路,研究了这2种不同维度导热填料杂化的最佳配比与填料杂化网络的搭接效果。实验结果发现,2%Si C-18%BN-TPU(体积分数)杂化体系的热导率是纯TPU的5倍,较单一填料20%BN-TPU体系热导率进一步提高。1. 5μm SiC可以在BN片层之间有效形成桥接结构,有利于搭接密实的导热通路。此外,研制的TPU-BN-SiC复合导热材料具有良好的电绝缘性和力学性能,可以用于柔性可穿戴材料基板、封装材料等领域。     

石墨烯导热增强相变储能材料的制备及性能

为了提高复合相变储能材料的导热性能,以N,N,N-三甲基-1-十六烷基溴化铵(CTAB)改性剂,氧化石墨烯(GO)经有机化改性、还原反应制得功能化石墨烯(CTAB-RGO),并作为强化传热载体对癸酸-十二醇(CA-LA)共混物(相变储能材料)进行导热增强改性,获得新型石墨烯导热增强相变储能材料。结果表明,CTAB-RGO的加入提高了CA-LA相变复合材料的相变潜热、导热系数、热稳定性能等。添加1%CTAB-RGO复合材料的相变潜热为164.7 J/g,相对CA-LA混合物提高了22%;导热系数为高达0.94 W/(m·K),导热增强率为184%。     

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2.26W· (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.     

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。     

BT树脂/氮化硼导热复合材料的制备与性能研究

采用十六烷基三甲基溴化铵改性的氮化硼微粒(BN-CTAB)填充双马来酰亚胺-三嗪树脂(BT树脂)制备了BT/BN-CTAB导热绝缘复合材料。研究了改性氮化硼对BT树脂复合材料导热性能、热稳定性能和电绝缘性能的影响。结果表明,随着改性氮化硼的加入,复合材料热导率随之逐渐上升,体积电阻率略有下降,当加入15%改性氮化硼时,复合材料的热导率达到0.63W/(m·K),比BT树脂的热导率提高了186%,而该复合材料仍能保持优异的绝缘性能。改性氮化硼的加入有助于提高BT树脂复合材料的热稳定性,当氮化硼的含量为15%时,复合材料的热分解温度(失重5%时)较纯BT树脂材料提高了55.1℃。     

MPEE-CVD法可控多层石墨烯制备

石墨烯是有着诸多优异的物理和化学性能的蜂窝状二维晶体材料,在多个领域展现出令人振奋的应用前景。然而,可控制备高质量、大面积石墨烯仍然是一个难题。通过使用市售微波炉改造成的微波等离子体刻蚀辅助化学气相沉积系统(MPEE-CVD),研究等离子体刻蚀对石墨烯生长机制的影响,优化生长条件,成功实现了可控多层石墨烯的制备,为进一步研究多层石墨烯的应用提供了有效和可靠的可控制备方法。     

放电等离子烧结制备高导热SiC_P/Al电子封装材料

为了满足电子封装材料越来越高的性能要求,采用放电等离子烧结(SPS)工艺制备了SiCP/Al复合材料。研究了烧结温度和保温时间等工艺条件对SiCP/Al复合材料组织形貌和性能的影响。结果表明:采用SPS烧结,温度为700℃、保温时间为5 min时,所制备的70 vol%SiCP/Al复合材料热导率达到195.5 W(m.K)-1,与传统15%W-Cu合金相当,是Kovar合金的10倍,但密度小,仅为3.0 g.cm-3;其热膨胀系数为6.8×10-6K-1,与基板材料热膨胀系数接近;抗弯强度为410 MPa,抗拉强度为190 MPa,达到了电子封装材料对热学性能和力学性能的要求。     

石墨烯基柔性膜材料的制备及应用研究进展

具有多重优异性能的石墨烯已经成为推动新经济、新业态下的革命性新材料,石墨烯柔性膜材料作为石墨烯基材料的一种重要表现形式,在光伏发电、能源储备、电磁屏蔽、抗菌消毒等领域有着广泛的应用前景,也成为研究的重点。针对目前石墨烯基柔性膜材料的制备方法、应用机理和应用范畴进行综述,并分析当下所面临的主要问题及其发展前景。     

采用Barbier缩聚反应制备自修复材料

通过呋喃甲酸甲酯和1,10-二溴癸烷的Barbier缩聚反应制得预聚物,凝胶渗透色谱测试结果表明制备的预聚物数均相对分子质量为9700,相对分子质量分布指数为1.23。将该预聚物与N,N′-(4,4′-亚甲基二苯基)双马来酰亚胺(BMI)反应制备了一种基于热可逆Diels-Alder键的自修复薄膜。通过显微镜观察自修复薄膜的裂纹修复效果,该薄膜可以在65℃,1 min内完成对裂纹的修复,具有优良的自修复性能。热重测试表明,自修复薄膜具有良好的热稳定性,当将薄膜材料加热到280℃时,自修复薄膜的质量仅减少5%。