高亮度LED灯具热界面材料制备及热模拟分析

利用具有优异导热性能的石墨烯制备了石墨烯／硅油热界面复合材料,研究了材料的相关性能,并将其用于高亮度LED路灯上的散热封装,在对其封装散热效果分析时发现,该热界面材料能有效地降低器件界面热阻,改善高亮度LED的散热问题;同时采用有限元模拟软件ANSYS对热界面材料的散热效果进行模拟,为改进LED封装技术提供了依据。     

碳基填料填充型热界面材料的研究现状

芯片的集成化和高功率化使其运行过程中热量激增。为了保障设备正常运行,导热性能优异的热界面材料非常关键。对于填充型热界面材料而言,填料的导热性能直接影响整体的导热性能。碳材料动辄上千的导热系数若是可以实现有效应用,对电子行业的发展有着举足轻重的作用。但由于碳基填料几乎都存在难分散、难填充和导热方向性的特点,使得碳基热界面材料的开发和应用存在难点。文中系统介绍了填充型热界面材料的导热机理和碳基填料的影响,重点综述了国内外学者在碳基填料官能化、协同强化、预制碳基骨架和碳基填料定向处理这些有望制备高性能热界面材料的先进技术上的优势和特点,并对这一热门领域未来发展的机遇与挑战进行了展望。     

碳纳米管阵列应用于热界面材料的研究进展

介绍与评价了近年来用于改善作为热界面材料(TIM)的碳纳米管阵列性能的方法,探讨了碳纳米管阵列形貌、缺陷状态、界面处理和固化材料引入对碳纳米管阵列导热性能的影响,总结了其在热界面材料领域应用所需要具备的条件,即能够作为热界面材料的碳纳米管阵列必须满足形貌合适、缺陷较少、一定程度复合、接触界面热阻低、封装工艺合理等一系列要求.     

低迁移绝缘导热硅脂界面材料的制备及其性能研究

本研究针对航天器界面材料对高导热、绝缘、低迁移特性的要求,基于分子链缠结理论,自制长链烷基改性硅油(AMS)和含氟碳长链改性硅油(FPS)作为基体,以类球状氮化铝和片状氮化硼为导热填料,制得低迁移绝缘导热硅脂界面材料.通过不同粒径填料的粒径复配、发挥不同形貌填料的协同作用、填料表面改性等,导热硅脂的导热性能可达2.51 W/(m·K),其体积电阻为3.1×1015Ω·cm,击穿电压为10.1 kV·mm-1.对以自制改性硅油为基体制得的导热硅脂进行迁移性能测试,同时对基体硅油进行表面张力和接触角测试,结果表明,导热硅脂的迁移特性与基础油在迁移测试板上的接触角具有相关性.通过引入长支链增加硅油分子链缠结、改善基础油在涂覆面上的接触角,可有效降低导热硅脂的迁移.     

航天器热控材料及应用研究进展

热控材料是实现航天器热控功能的重要介质,是航天器热控技术发展的基础。航天器热控系统中大量使用多层隔热材料、导热材料、热控涂层、界面材料等均是利用材料自身热物理特性实现航天器温度场的控制。本文从航天器热控材料工程应用角度,综述了航天器热控系统常用的隔热材料、高导热材料、涂层材料及界面材料等四类热控材料的研究与空间应用进展,分析了未来空间科学探测、低温推进剂在轨贮存等空间应用场景在深低温及高温环境下对热控技术的发展需求,提出了对深低温和高温环境下高效隔热材料、特种涂层材料等航天器热控材料的发展建议。     

膨胀石墨/石蜡复合材料的制备及热管理性能

石蜡作为相变材料(PCM),膨胀石墨(EG)为导热增强剂,制备不同EG含量的膨胀石墨/石蜡(EG/PCM)复合材料。采用瞬态热线法测量样品的导热系数;把EG/PCM应用于锂离子电池热管理,研究不同EG含量的EG/PCM热管理性能;采用ANSYS软件分析EG/PCM的导热系数对锂离子电池热管理的影响。结果表明:EG的加入大幅度提高了PCM的导热系数,EG含量≥9%时,EG/PCM的导热系数呈各向异性;锂离子电池表面温度随EG含量增加而减小,EG(12)/PCM(88)表现出优异的热管理性能;适当地提高EG/PCM的径向导热系数,有利于提高它的热管理性能。     

热管理材料的研究进展

电子元器件的微型化及多功能化对器件的散热性提出了更高要求.器件的散热问题已成为迅速发展的电信产业面临的技术"瓶颈".介绍了国内外电子工业中已使用和正在开发研制的三代热管理材料的种类和性能特点,总结了各阶段热管理材料的现状及其研究进展,表明高性能热管理材料需具备低密度、高导热、与半导体及芯片材料膨胀匹配、相当大的硬度及良好的气密性等性能特点.     

膏状物材料导热系数和界面热阻稳态测量法

依据ASTM D-5470测试标准搭建稳态法测量装置,同时结合具有特殊结构的样品支架,可以实现膏状物材料导热系数及其与固体表面之间界面热阻的测量。样品支架上具有不同深度的凹槽,凹槽的深度决定了膏状物材料的厚度。利用稳态法测量装置测量试样的热阻,并计算相应凹槽区域的整体热阻,最后利用最小二乘法直线拟合的方式计算膏状物材料的导热系数和界面热阻。     

M-GO/SA/SIR导热界面材料的制备及其性能

采用液相吸附法制备了改性氧化石墨烯(m-GO)与硬脂酸(SA)复合相变材料m-GO/SA,然后将其与硅橡胶(SIR)混合成型制备出导热界面材料m-GO/SA/SIR,研究了m-GO/SA的添加量对硅橡胶导热界面材料的热性能和压缩弹性模量的影响。利用红外光谱(FTIR)和扫描电镜(SEM)对氧化石墨烯(GO)的改性机理与m-GO/SA的形貌进行表征,通过激光导热仪,差示扫描量热仪(DSC)和万能试验机考察了m-GO/SA/SIR的热导率,潜热值及压缩弹性模量。结果表明:添加20mL GO水溶液(10mg/mL)的m-GO/SA相变潜热可达到131.9J/g,加入50.0wt.%m-GO/SA的m-GO/SA/SIR热导率和相变潜热值分别可达到1.049W/m·K和49.9J/g。同时,相比于纯硅橡胶,界面材料的压缩弹性模量降低了86.8%。     

石蜡/膨胀石墨/碳化硅复合相变材料的制备及热性能研究

膨胀石墨(EG)是多孔吸附材料中具有优良传热效果的材料。为进一步提高石蜡(PW)/EG复合相变材料的热性能,以PW为相变主材,EG为载体,碳化硅(SiC)、碳纤维(CF)或活性炭(AC)为强化传热介质,通过熔融共混法制备了不同质量分数配比的复合相变材料(CPCM)并压制成形。采用导热系数测试仪、差示扫描量热仪、扫描电子显微镜对CPCM的热性能进行测试和表征。结果表明,当CPCM中PW∶EG∶SiC(质量比)为70∶25∶5时,CPCM的导热系数为1.827W/(m·K),潜热为147.2J/g,分别为PW∶EG=70∶30的CPCM的1.022倍和1.036倍。所制备的CPCM没有新物质产生,相变温度合适,微观结构紧凑,热性能好。     

石蜡基碳纳米管复合相变蓄冷材料的热性能研究

针对石蜡导热系数低,传热性能差的缺点,采用向其中添加碳纳米管来改善其导热性能。实验制备了碳纳米管质量分数为1%、2%和5%的石蜡基复合相变材料,通过差示扫描量热仪和热传导系数仪研究了复合材料的相变性能,导热性能和稳定性。实验结果表明,随着碳纳米管质量分数的增加,复合材料的导热系数逐渐增大,相变焓有所减小。质量分数为5%的石蜡基碳纳米管复合材料相变温度为4~8 ℃,相变焓为137.6~142.7 kJ/kg,比纯石蜡下降了约18%,液态导热系数为0.28 W/(m?K),比纯石蜡提高了40%,稳定性较好,可作为蓄冷材料广泛应用于蓄冷系统。     

复合相变材料的制备及热性能研究进展

相变材料能够解决能量供求在时间与空间上不匹配的矛盾,是提高能源利用率和余热回收的有效方式。复合相变材料因其稳定的化学性质和较高的储能密度,成为近年来新材料研究的热点。介绍了复合相变材料的主要制备方法:多孔基体吸附法、微/纳胶囊包覆法、溶胶-凝胶法、高分子复合共聚法和静电纺丝法,讨论了各种制备方法的优势及不足。着重分析了复合相变材料储热性能、热循环稳定性及导热性能的研究进展,为新型高性能复合相变材料的深入研究提供理论依据。     

氮化硅/聚苯乙烯复合电子基板材料制备及性能

以Si3N4粉末作为增强组元与颗粒状聚苯乙烯进行复合,用热模压法制备了氮化硅/聚苯乙烯复合电子基板材料。研究了Si3N4含量和聚苯乙烯颗粒大小对复合材料导热性能和介电性能的影响,通过理论分析确定了影响导热性能的主要因素。研究结果表明,随Si3N4含量的增加,复合材料中粉末形成导热网络,复合材料的热导率也随之增加,聚苯乙烯颗粒尺寸越大,复合材料热导率越大。热导率的增加与导热网络的形成有关,增加Si3N4含量和聚苯乙烯颗粒尺寸都有助于导热网络的形成。复合材料的介电常数取决于复合材料体系组元的体积含量。     

碳包钴纳米颗粒/聚二甲基硅氧烷复合热界面材料的制备和性能

为了制备具有良好的热导率、热稳定性、导电性和柔顺性的纳米颗粒填充硅树脂复合材料,首先以乙基封端聚二甲基硅氧烷(PDMS)为基体材料,以碳包钴纳米颗粒(C@Co)为填料,采用研磨共混法制备了C@Co/PDMS复合热界面材料。然后,运用TEM、XRD、Raman和SEM分别对C@Co的微观结构、物相、石墨化程度和分散性进行了研究。最后,研究了C@Co含量对复合热界面材料的热导率、热稳定性、导电性和柔顺性的影响。结果表明:该复合热界面材料的热导率随着C@Co含量的增加而增大,当C@Co的含量为24wt%时,复合材料的热导率达到最大值1.64 W/(m·K),比纯PDMS的提高了10.7倍;TG分析表明,添加24wt%的C@Co后,复合材料的起始分解温度和最终分解温度比纯PDMS的分别提高了约70℃和80℃,说明C@Co能提高复合材料的热稳定性;随着C@Co含量的增加,复合热界面材料的电导率非线性增大,拟合试差计算的逾渗阀值为10wt%,即C@Co含量小于10wt%时复合材料的绝缘性良好,而填充24wt%的C@Co时复合材料的电导率为9.38×10-3 S·m-1;复合材料的硬度适中,处于17.6~26.8HA范围内,表明该复合材料的柔顺性较好。因此,24wt%C@Co/PDMS复合材料不仅能满足热界面材料电性能的基本要求,且具有良好的热导率、热稳定性和柔顺性。     

聚乙烯亚胺/聚乙二醇复合定型相变材料的制备及其热性能研究

为了解决聚乙二醇(PEG)相变材料的熔融泄漏问题,以PEG为相变材料,γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH-560)为交联剂,聚乙烯亚胺(PEI)为大分子“硬段”骨架,通过化学接枝法制备了PEI/PEG(PP)新型复合相变材料。结果表明,制备的复合相变材料具有良好的定型能力,可以防止PEG在升温熔融过程中的泄漏;最佳制备条件下得到的PP₇的熔融和结晶的相变温度分别为325.0K和306.4K;熔融焓与结晶焓分别为128.8J/g和121.0J/g;该材料具有优异的相变储热性能。此外,复合相变材料在经过100次升/降温热循环测试后,相变温度和相变焓的变化均较小,显示了优异的热循环稳定性。     

水基纳米TiO_2复合相变材料的制备及性能

针对水作为冷藏保鲜领域常见的蓄冷剂存在相变时过冷度大、导热系数小的现象,研制了一种以水作为基液,添加纳米粒子及分散剂的复合相变材料,该材料配方质量比为水+0.7%纳米二氧化钛(TiO_2)+1.0%十二烷基苯磺酸钠(SDBS),相变温度为0.216℃,相变潜热为353.1 k J/kg。在水中加入纳米TiO_2使水在相变过程的过冷度降低了5~6℃,且导热系数较基液提高了62.7%,从0.598 8 W/(m·K)升至0.974 5 W/(m·K);同时添加分散剂SDBS,改善了水基纳米TiO_2的沉降问题,提高了材料的稳定性,防止相分离。结合理论与实验,总结分析了纳米TiO_2与分散剂SDBS不同质量比的水基纳米复合相变材料的热性能,确定纳米TiO_2与分散剂SDBS在水中的最佳质量添加比为7∶10。通过最优例材料静置后的颜色观察和导热系数测试,表明纳米TiO_2在水中具有良好的分散稳定性。     

水性聚氨酯导热复合材料的制备及性能研究

以氧化石墨烯为原料,采用3-氨丙基三乙氧基硅烷对其进行氨基化改性,利用水解产生的硅羟基和氧化石墨烯表面的含氧官能团进行缩合反应后,在使用二乙醇胺进行还原,得到改性还原石墨烯,对改性结果进行红外光谱分析。将其作为导热填料与内交联水性聚氨酯乳液原位聚合制备改性还原石墨烯/水性聚氨酯复合乳液,放入四氟乙烯模具室温干燥成膜,得到胶膜样品。利用万能材料试验机、导热系数测试仪和热重分析仪等手段研究填料质量分数对复合胶膜机械性能、导热性能和热稳定性的影响,利用扫描电镜观察胶膜的形貌,搭建热界面实验台考察其散热效果。结果表明：利用氨基化石墨烯改性水性聚氨酯,胶膜的拉伸强度、断裂伸长率、导热性能和热稳定性都能得到明显的提升。当填料质量分数为3%时,复合胶膜较纯胶膜热源温度降低了2.4℃,界面间传热效率得到提高。     

电声耦合效应对热界面材料导热性能影响的研究进展

随着摩尔定律的发展,在半导体器件、电池和生物医药器件尺度减小,结构精细,元器件的功率密度提高的趋势下,其对热界面材料的性能要求逐渐提高.微纳结构设计对材料的工作效率和使用寿命有很大影响.因此科研人员使用新的合成方案,结构设计,模拟及测量方法来改进热界面材料并提高电子器件的耐用持久性.本文综述了热界面材料的研究现状,分类...