科学家开发出新型热界面材料

正聚合物材料通常都是热绝缘体,但美国研究人员通过电聚合过程使聚合物纤维排成整齐阵列,形成一种新型热界面材料,导热性能在原有基础上提高了20倍。新材料能够在高达200℃的温度下可靠操作,可用于散热片中帮助服务器、汽车、高亮度LED(发光二极管)中的电子设备散热。该研究成果提前发表在近日《自然纳米技术》杂志网络版上。随着电子设备功能越来越强、体型越来越小,散热问题也变得越来越复杂。工程师们一直在寻找更好的热界面材料,来帮助电子设备有效散热。非晶态聚合物材料是热     

金刚石/铜复合材料对大功率LED性能影响的数值分析

解决大功率发光二极管(Light Emitting Diode,LED)的散热问题是提高LED封装可靠性的重要环节,其突破点就是对芯片热沉和基架材料及封装结构的设计.本文采用有限元方法研究了热沉材料及散热结构对大功率LED散热性能的影响.结果表明,当大功率LED具有相同的水冷散热结构、不同的热沉材料时,其温度场分布的趋势一致,都是芯片处的温度处于最高,随着与芯片距离的增加温度逐渐降低,水冷部分处于最低.与采用铜热沉的大功率LED相比,采用金刚石/铜复合材料热沉的大功率LED的芯片结温更低,芯片功率为5W和20W时芯片结温的降低率分别为9％和120,因此,金刚石/铜复合材料对降低大功率LED芯片结温的效果比较明显,且LED的芯片输入功率越大,金刚石/铜复合材料热沉对LED散热起到的作用越大.当大功率LED具有相同的金刚石/铜复合材料热沉、不同的散热结构时,水冷散热结构的散热效果要远远高于鳍片散热结构.     

石墨烯纸在热界面材料中的应用（英文）

热量累积问题是当前电子产品升级需要解决的首要问题,迫切需要具有优异散热性能的高性能热界面材料。基于热界面材料的发展现状,具有超薄和高垂直热导率的石墨烯纸显示出巨大的潜力。从这个角度,我们介绍了石墨烯/聚合物复合纸、石墨烯/金属复合纸、石墨烯/陶瓷复合纸和石墨烯/碳材料复合纸四种类型杂化石墨烯纸以及垂直排列的石墨烯纸结构。从热界面材料的应用角度,讨论了不同石墨烯纸的优点和局限性,提出了进一步的研究前景,以促进石墨烯纸基热界面材料的实际应用。     

数值模拟在大功率LED封装热分析中的应用现状

综述了采用计算机模拟方法研究芯片衬底材料及厚度、键合材料及厚度、热沉材料及厚度、透镜材料、散热肋片结构、榆入功率、空气对流换热系数、外加热管等对大功率LED散热性能影响的现状.芯片的结温随衬底材料、热沉材料热导率的升高呈先快速降低而后缓慢降低的趋势,选用热导率高的键合材料会对降低芯片结温起到一定作用,而透镜材料对LED散热性能的影响较小.LED的输入功率与芯片结温呈正比关系,散热器结构与散热方式会时LED散热性能有不同的影响.此外,还指出了提高大功率LED散热能力的途径.     

高功率发光二极管封装及散热研究

高功率发光二极管封装工艺及散热效果直接影响发光二极管的质量。论文首先介绍芯片封装结构的演变过程,并结合LED芯片封装结构的演变介绍目前国际主流白光封装技术,最后简要分析了热管散热和半导体制冷及风冷与热沉散热等几种散热技术。     

三维网状石墨烯/环氧树脂热界面复合材料的制备和热性能

三维网状石墨烯/环氧树脂热界面复合材料由于具有良好的热导性能和力学性能,而被广泛应用于微电子器件领域。但是通过化学剥离-还原法制备石墨烯,在填加石墨烯质量分数相同的条件下,石墨烯/环氧树脂热界面复合材料的热导率差别仍然很大。研究发现这主要是由于石墨烯表面官能团含量不同所导致的,因此很难建立统一的标准评估石墨烯作为导热填料的作用效果。为了避免表面官能团对石墨烯/环氧树脂复合物热导率的影响,本研究小组采用化学气相沉积法制备的三维网状石墨烯作为导热填料,对环氧树脂进行修饰,制备了一系列石墨烯/环氧树脂材料。通过研究三维网状石墨烯含量对石墨烯/环氧树脂材料热导率、力学性能及热导率在高温条件下稳定性的影响,有助于完善石墨烯修饰的环氧树脂热界面复合材料的研究,并建立石墨烯作为导热填料的评价体系。     

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.     

石墨烯基界面导热材料的研究现状

随着电子器件等对有效散热的需求日益迫切,石墨烯基界面导热材料由于其优异的热性能成为近年来研究的热点。综述了石墨烯基界面导热材料的组成成分,介绍了其热导率的预测模型和测定方法。并且了结合热导率模型,分析了填料本质导热性,填料添加量及其在基体中的分布,界面耦合强度等因素对其导热性的影响。最后,对其今后的研究和发展进行了分析和展望。     

微波CVD金刚石热沉片的制备研究

采用化学气相沉积法（CVD）制备的金刚石薄膜具有接近于天然金刚石的导热性能,是目前最为理想的热沉材料。利用微波等离子体化学气相沉积法（MPCVD）制备了金刚石热沉片,并在此基础上研究了不同沉积工艺对金刚石热沉片散热性能的影响。采用扫描电子显微镜（SEM）和激光拉曼光谱（Raman）检测了薄膜的表面形貌及纯度,金刚石热沉片的导热性能则通过测量封装LED后薄膜的散热效果来进行表征。结果表明,在其他条件不变的情况下,提高生长过程中的微波输出功率、降低反应气压以及增加基片温度有利于制备出散热性能更佳的金刚石热沉片。     

大功率LED封装基板研究进展

随着大功率LED向高电流密度、高光通量发展,热流密度猛增使得LED散热问题日益严重。封装基板对LED的散热至关重要。在简介LED的封装结构及散热方式的基础上,分析总结了常见封装基板材料的性能参数,并对目前市场常见封装基板MCPCB、DBC、DAB、DPC、LTCC、HTCC、Al/SiC以及最近出现的新型材料基板的特征、制造工艺、应用等进行了综述。     

Carbon nanotube thermal interface material for high-brightness light-emitting-diode cooling

Aligned carbon nanotube (CNT) arrays were fabricated from a multilayer catalyst configuration by microwave plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD). The effects of the thickness and annealing of the aluminum layer on the CNT synthesis and thermal performance were investigated. An experimental study of thermal resistance across the CNT array interface using the modified ASTM D5470 standard was conducted. It was demonstrated that the CNT-thermal interface material (CNT-TIM) reduced the thermal interfacial resistance significantly compared with the state-of-art commercial TIM. The optimized thermal resistance of the CNT arrays is as low as 7?mm(2)?K?W(-1). The light performance of high-brightness light-emitting diode (HB-LED) packages using the aligned CNT-TIM was tested. The results indicated that the light output power was greatly improved with the use of the CNT-TIM. The usage of the CNT-TIM can be also extended to other microelectronics thermal management applications.     

Ultrahigh Thermal Conductive yet Superflexible Graphene Films

Electrical devices generate heat at work. The heat should be transferred away immediately by a thermal manager to keep proper functions, especially for high‐frequency apparatuses. Besides high thermal conductivity (K ), the thermal manager material requires good foldability for the next generation flexible electronics. Unfortunately, metals have satisfactory ductility but inferior K (≤429 W m^?1 K^?1), and highly thermal‐conductive nonmetallic materials are generally brittle. Therefore, fabricating a foldable macroscopic material with a prominent K is still under challenge. This study solves the problem by folding atomic thin graphene into microfolds. The debris‐free giant graphene sheets endow graphene film (GF) with a high K of 1940 ± 113 W m^?1 K^?1. Simultaneously, the microfolds render GF superflexible with a high fracture elongation up to 16%, enabling it more than 6000 cycles of ultimate folding. The large‐area multifunctional GFs can be easily integrated into high‐power flexible devices for highly efficient thermal management.     

High Thermal Conductivity of Sandwich-Structured Flexible Thermal Interface Materials

Thermal interfaces are vital for effective thermal management in modern electronics, especially in the emerging fields of flexible electronics and soft robotics that impose requirements for interface materials to be soft and flexible in addition to having high thermal performance. Here, a novel sandwich-structured thermal interface material (TIM) is developed that simultaneously possesses record-low thermal resistance and high flexibility. Frequency-domain thermoreflectance (FDTR) is employed to investigate the overall thermal performance of the sandwich structure. As the core of this sandwich, a vertically aligned copper nanowire (CuNW) array preserves its high intrinsic thermal conductivity, which is further enhanced by 60% via a thick 3D graphene (3DG) coating. The thin copper layers on the top and bottom play the critical roles in protecting the nanowires during device assembly. Through the bottom-up fabrication process, excellent contacts between the graphene-coated CuNWs and the top/bottom layer are realized, leading to minimal interfacial resistance. In total, the thermal resistance of the sandwich is determined as low as ~0.23 mm² K W⁻¹. This work investigates a new generation of flexible thermal interface materials with an ultralow thermal resistance, which therefore renders the great promise for advanced thermal management in a wide variety of electronics.     

一步法合成十二烷基苯磺酸钠稳定的石墨烯分散液

采用改进Hummer法用石墨制备了氧化石墨烯（GO）,在十二烷基苯磺酸钠存在的情况下用水合肼还原形成较高浓度的石墨烯分散液。该分散液可以稳定悬浮超过一个月。XRD、UV—vis和Raman光谱分析结果表明,所得到的石墨烯为化学反应形成的还原石墨烯（RGO）;TEM和AFM观察发现单片和多层的石墨烯并存于产物之中,说明该方法能够使RGO均匀分散于水中。     

螺旋板壳式换热器在制冷机组冷凝器中的应用

对中海油某浮式生产储油轮上水冷空调机中冷凝器进行螺旋板壳式和管壳式的对比试验。结果表明：在换热面积相等、冷却水的进出口温度相同的条件下,冷凝温度可由管壳式的45℃降到螺旋板壳式的32℃;压缩机能耗降低13％。试验结果与理论计算结果相近。此外,由于螺旋板壳式换热器的换热芯可以外抽,用于海上制冷机组,可减少价格昂贵的特材（钛）的消耗量;用于陆上制冷机组,可实现以铝代铜,降低冷凝器的材料购置费80％以上。     

硝酸掺杂提高石墨烯透明导电膜导电性研究

石墨烯同时具备高透过率和良好的导电性可作为透明导电材料,然而由于CVD法制备的石墨烯的多畴特性,以及石墨烯本征载流子浓度较低,目前石墨烯透明导电膜方阻偏高,还无法满足实际应用需要,因此探索提高石墨烯的导电性对推进石墨烯透明导电膜应用发展是非常重要的。通过掺杂提高石墨烯的载流子浓度从而提高石墨烯的导电性是其中一条重要途径。采用CVD法在铜箔上制备了石墨烯透明导电膜,并用硝酸处理石墨烯,研究了掺杂作用对石墨烯载流子浓度以及电导率的影响。实验结果证实硝酸处理会在石墨烯中引入P型掺杂,掺杂使得载流子的浓度增加了约2．5倍。方阻从530～205Ω/□,显著改善了石墨烯的导电性能,而石墨烯高透过率特性并未因掺杂而降低。     

石墨烯及其复合材料导热系数测量的研究进展

石墨烯是当下材料学研究的热点和难点,其优越的导热性能,超越了绝大多数的材料,具有广泛的运用前景。近10年来,石墨烯产业的快速发展对其导热系数准确测量的需求越来越迫切。对石墨烯及其复合材料的定义、制备方法和在散热上的应用进行了综述;介绍了传统的导热系数测量方法,以及适用于石墨烯导热系数测量的激光闪光-拉曼光谱法和电热微桥法,对比了部分文献报道的石墨烯导热系数测量值;对熔融注塑法制备的还原氧化石墨烯和聚丙烯复合材料样品的导热系数和热扩散系数进行了测量,从热扩散系数测量结果发现其导热性能存在严重的各向异性;根据测量研究进展指出当前石墨烯及其复合材料导热系数测量存在的问题,并分析了导致这些问题的原因;最后,对石墨烯及其复合材料导热系数测量的研究进展进行总结和展望。     

利用磁控溅射及热蒸发法制备SnO2纳米线及结构表征

以Sn为原料,采用磁控溅射及热蒸发法制得SnO2纳米线,用扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、X射线衍射（XRD）、能量弥散X射线谱（EDS）、傅氏转换红外线光谱分析（FTIR）、拉曼光谱分析（Raman）等测试手段对纳米结构进行表征,结果表明,合成的二氧化锡纳米结构具有金红石结构,二氧化锡纳米材料的生长机制遵循气一液一固生长机制,生长过程中的温度和退火时间对二氧化锡纳米结构的形貌起着极其重要的作用,可以通过这些因素对二氧化锡纳米材料实行可控生长。     

氧化石墨烯还原制备石墨烯的方法研究

以天然鳞片石墨为原料,对Hummers法制备的氧化石墨烯,分别采用氢碘酸、葡萄糖、乙二胺、氢氧化钠进行化学还原,同时对比用快速热处理制备石墨烯。利用傅立叶红外光谱（FT—IR）、拉曼光谱（Raman）、扫描电子显微镜（SEM）对所得产物进行了比较分析。结果表明：对Hummers法制备的氧化石墨烯还原,葡萄糖的还原效果比较好;通过热处理可有效地将氧化石墨烯的含氧官能团还原,是一种高效、可行的方法。     

一种新型复合相变材料导热性能的实验研究

针对相变材料在实际应用过程中交替存在升温液化和降温固化的复杂传热过程,采用JW-Ⅲ建筑材料热流计式导热仪,分别对升温和降温过程中处于固态、混合态、液态的新型复合相变材料导热性能进行了测试和分析。研究结果表明,复合相变材料在加热和冷却过程中的导热系数随温度的变化存在明显的规律性差异,导热系数在混合态时差值达到20%;升温过程中,复合相变材料在混合态和液态时的导热系数值相差不大,但与固态时相比有明显减小;降温过程中,在液-固相变的过程中导热系数随温度减小而增大,有利于加速相变材料的固化。