介孔复合材料内界面热阻及热导率

界面广泛存在于复合材料中,对介孔复合材料热物性起着决定性的影响,研究界面的导热特性对于认识和理解介孔复合材料的导热机制十分重要。利用非平衡的分子动力学模拟方法计算介孔复合材料中基材与填充物间的界面热阻,考察界面热阻随温度、材料质量差异的变化,进一步用界面热阻修正介孔复合材料的有效热导率。结果表明,界面热阻的数量级为10^-11m²·K·W^-1,并随温度升高逐渐降低。界面两端材料质量差异越大,界面热阻越高。可通过减小孔径、减小纳米线长度、增大纳米线间距、降低纳米线填充率来降低介孔复合材料的有效热导率。界面热阻能降低材料的有效热导率。孔径越小、纳米线间距越小、纳米线长度越长、填充率越高,界面热阻降低热导率效果越显著。     

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。     

热界面材料热导率和接触热阻的测试

热界面材料通常用于降低电子器件中固体界面的热阻。热界面材料的性质, 如热导率、界面材料与固体表面间的接触热阻, 对于电子器件的散热分析非常重要。然而, 这些参数通常难以获得。依据ASTM D-5470测试标准, 搭建了一个热界面测试系统。通过该系统测试了硅油和导热硅脂的热导率, 以及它们与固体基板间的接触热阻。经分析, 测试热导率和接触热阻的相对误差分别小于11.3%和41.3%。     

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热网络,制备的导热复合膜的面外和面内热导率分别达到5.42 W/(m·K)和7.06 W/(m·K).导热填料的PDA表面改性增强了填料/基体之间相互作用,在提高复合材料导热性能的同时也改善了力学性能,复合材料的断裂强度和断裂伸长率均得以提升.     

开孔泡沫金属复合材料有效热导率的研究进展

有效热导率是开孔泡沫金属复合材料热传输热性的重要参数,基于三维结构的复杂性,从边界模型和晶胞分析模型两个方面出发,较为全面地概述了有效热导率的研究现状。指出边界模型以均质化方法宏观分析热传导问题而忽略了微观孔结构的影响,重点阐述晶胞分析模型中立方体模型和开尔文模型的经验相关性分析方法,指出其关键点在于以孔隙率形式将多孔结构形状参数拟合成可调参数表达式。此外,3D断层扫描与数值模拟相结合,阐述lattice-Boltzmann方法对开孔泡沫结构的研究,突出真实孔结构对有效热导率的影响和规律。展望后期研究重点是经验相关模型的精确拟合方式及特征关联式的统一化,高精度数值模拟计算中的简化对比分析模型。     

聚合物/介孔分子筛复合材料研究进展

介绍了聚合物/介孔复合材料的制备方法,即原位聚合法和共混法,分析了其结构与性能特点和增强机理,综述了近年来无机介孔粒子-聚合物复合材料的应用领域。     

聚乙二醇-介孔二氧化硅复合材料的合成及表征

利用共混法合成了聚乙二醇-介孔二氧化硅有机-无机复合材料.采用XRD、N_2吸附-脱附、SEM、TEM、红外光谱(FTIR)、DSC-TG等对聚乙二醇-介孔二氧化硅复合材料进行了表征.结果表明,聚乙二醇-介孔二氧化硅仍保持了原来的介孔结构,可以均匀地分散到介孔二氧化硅的基质中.PEG是靠氢键吸附在纳米HMS颗粒表面,两者并没有发生化学反应生成新的化合物.所合成的聚合物具有比较好的耐温性能, HMS提高了聚合物的耐热性.     

碳填料/天然橡胶复合材料热导率及层间接触热阻对微波加热效果的影响

摘要：制备炭黑/天然橡胶（NR）、石墨烯/NR和碳纳米管/NR复合材料,采用试验与数值模拟相结合的方法研究复合材料热导率和层间接触热阻对微波加热的影响。结果表明：炭黑、石墨烯和碳纳米管自身热导率越大,复合材料的热导率越大,层间接触热阻越小;通过增大填料用量来增大复合材料的热导率和减小层间接触热阻具有一定的局限性,需考虑复合材料的配方设计适用性和经济性;复合材料的热导率对微波加热过程中高、低温区域分布规律和微波加热效率基本无影响,但影响复合材料的温度分布均匀性。为保证微波加热硫化均匀性,多层复合材料的层间接触热阻不可忽略。     

界面接触热阻的研究进展

界面接触热阻（TCR）是电子器件冷却、低温超导薄膜等领域研究中的一个热点。综合评述了对接触热阻的传热机理的研究方法、测量方法以及减小接触热阻的主要措施,介绍了近年来国内外对接触热阻的最新研究成果和进展,现有的研究表明：对于界面接触热阻这一特殊物理问题,其理论研究既要从宏观上定量分析又要在微观上综合考虑声子、电子的散射、辐射等机理;在实验方面,目前的测量精度不够高,实验测量工作有待进一步地完善;在减小接触热阻方面,除了常用的方法外,可以通过在接触表面生长新型的高性能导热材料（碳纳米管等）来实现。对已报道的研究工作进行了总结,指出了今后的研究方向。     

几种稀土介孔复合材料合成方法

介绍以水热合成法制备含稀土金属化合物的介孔分子筛的方法。确定了分子筛的制备条件对介孔材料结构的影响,其主要影响因素为模板剂用量,晶化温度以及pH值,考察了稀土金属化合物用量,晶化时间,陈化时间,焙烧气氛以及加料方式等制备条件对分子筛的特征结构的影响。指出了根据实际的需要控制介孔材料的组织结构的方法,找到几种高效的稀土金属化合物,方便修饰替代到介孔材料中,又不引起介孔材料结构的破坏。     

微-介孔复合材料的工业放大

考察了采用溶胶-凝胶化学合成法制备微-介复合材料的制备条件对复合材料制备的影响。采用XRD、SEM以及N2物理吸附-脱附等表征手段对复合材料进行了表征。结果表明,在加入异丙醇的情况下,采用超声震荡和机械搅拌的混合方式均可以很好地制备壳层均匀的微-介孔复合材料;而在没有异丙醇时,采用两种混合方式制备的微-介孔复合材料的表面比较粗糙,而且壳层结构参数也不相同。在优化了实验室制备条件的基础上,对微-介孔复合材料进行了工业放大。结果表明,采用优化的制备条件制备的微-介孔复合材料完全满足指标要求,并且制备过程重复性好。     

纤维增强复合材料热导率分析

纤维增强复合材料的热导率有方向性,如碳、石墨纤维增强复合材料,沿纤维方向比垂直纤维方向的热导率大得多。以树脂为基体的复合材料,沿垂直铺层方向的热导率往往很小,是一种良好的隔热保温材料,因而在火箭,导弹、航天飞机方面得到广泛应用。纤维增强复合材料的热导率不仅与纤维和基体的热导率有关,还与纤维的排列及方向有关。本文从理论上得出纤维增强复合材料各方向热导率的估算公式,并与试验结果进行了比较,理论计算值与实测值较符合。     

GO/介孔TiO_2复合材料的制备及性能研究

以硫酸钛为钛源、聚乙二醇为模板剂,采用水热法制备了一系列具有吸附及光催化双功能的GO(氧化石墨烯)/介孔TiO_2复合材料,采用XRD、TEM、BET和紫外-可见漫反射等测试手段对所制备系列样品的微观结构、孔结构和光谱学性能进行了初步表征,并以甲基橙溶液为目标污染物测试其吸附性能及光催化活性,进而探讨了GO/介孔TiO_2复合材料的最佳制备条件。结果表明,GO/介孔TiO_2复合材料中氧化钛均为锐钛矿相,晶粒尺寸均在7 nm左右,系列复合材料均属于Langmuir Ⅳ型介孔结构,GO的复合适当拓宽体系光响应范围;水热温度为110℃、水热时间为24 h、GO的复合比为5 wt%时,对甲基橙溶液的吸附及光催化活性最强,1 h内降解率可达100%。     

环氧树脂/纳米介孔分子筛复合材料的制备及性能研究

通过溶液共混法制备出环氧树脂（EP）／纳米介孔分子筛MCM-41（with template）（以下简称MCM-41）复合材料。研究了不同的MCM-41粒子含量对其在EP中的分散性和EP／MCM-41复合材料拉伸性能的影响。结果表明,这种具有独特的有机-无机复合结构的MCM-41直接用作填料时,能与EP形成新型网络复合结构,当MCM-41粒子的用量为1．5～2．5份时,它能均匀地分散在EP基体中,有效地提高EP／MCM-41复合材料的拉伸性能。     

玻璃纤维／环氧树脂基复合材料界面介电性能的研究

本文研究了五种偶联剂对玻璃纤维／环氧基复合材料界面介电性能的影响。结果表明,玻璃纤维经偶联剂处理后,其浸润活化能降低,从而提高了玻璃纤维／环氧基复合材料界面的介电性能,其提高的幅度大小与偶联剂的极性及化学结构有关。本文还研究了温度和水煮时间对五种偶联剂处理前后的玻璃纤维／环氧基复合材料界面介电性能的影响。结果表明,其影响的强度与界面的极化强度成正比。     

PU／SBA-15介孔分子筛复合材料的制备及性能研究

采用预聚法制备聚氨酯（PU）／SBA-15介孔分子筛复合材料,并采用DSC、SEM、DMA和TG等方法对复合材料进行表征。结果表明,PU／SBA-15分子筛复合材料与纯聚氨酯相比,拉伸强度有所提高,耐撕裂性能明显增大;复合材料的耐热性能和耐溶剂性能提高不明显;SBA-15分子筛对聚氨酯软硬段的微相分离影响较小。     

铂/介孔碳纳米线复合材料的制备及电催化性能研究

以碳材料为载体的催化剂在电催化领域得到广泛关注,采用双模板法技术,将200 nm孔径的阳极氧化铝模板与嵌段共聚物模板F127相结合,利用气相还原和高温碳化技术,合成了以介孔碳纳米线为载体的含铂量为10 wt%的铂/介孔碳纳米线复合材料。并对其在甲醇的电氧化性能方面进行了考察。结果表明,由于介孔碳纳米线的存在,增加了材料的有效比表面积,使铂的有效催化能力显著提高。     

聚甲基丙烯酸-介孔氧化硅复合材料的制备及释药研究

采用自由基聚合的方法合成了pH敏感性聚甲基丙烯酸(PMAA)/介孔分子筛SBA-15纳米复合物。用XRD、FTIR、TG、低温N2吸附-脱附、TEM等对复合物进行了表征,并以阿司匹林为模型药物分子,进行了药物释放测试。结果表明,复合材料仍然保持有序六方结构,但比表面积、孔容、孔径有所降低;在pH=7.4的释放介质中,12 h内释放了72%的药物,而在pH=1.0的释放介质中,12 h药物释放量为30%。该纳米复合材料对阿司匹林的释放具有pH敏感性,有望在药物控制释放领域得到应用。     

乙烯醋酸乙烯酯橡胶/介孔二氧化硅复合材料的制备及性能研究

制备了介孔二氧化硅(SBA-15),并采用X射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)进行了结构表征。结果表明,SBA-15是具有二维六方孔道结构的介孔材料。将SBA-15和乙烯醋酸乙烯酯橡胶(EVM)通过湿法混合,以有机过氧化物为硫化剂,制备了EVM/SBA-15复合材料,研究了复合材料的介电行为、力学性能和热稳定性。结果表明,在EVM中引入SBA-15,能有效降低橡胶的介电常数,存在二氧化硅份数最佳值。SBA-15最佳用量为4份,EVM/SBA-15的介电常数由纯EVM的6.6降低到4.4,降低33%。复合材料的拉伸强度和热稳定性较纯EVM均有显著改善。     

HDPE/BN复合材料的热导率

研究了高密度聚乙烯(HDPE)／氮化硼(BN)复合材料中BN分散状态、含量及粒径对热导率的影响。用粉末混合法制得的复合材料中BN粒子围绕在HDPE粒子周围,形成特殊的网状导热通路,在(?)(BN)为30％时复合材料的热导率达1．20 W／(m·K),是纯HDPE的4倍。随BN粒径减小,复合材料的热导率升高,小粒子在基体中形成导热通路能力优于大粒子。HDPE／BN复合材料具有优良的电绝缘性能和机械性能。