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.     

模拟界面换热系数和密度对热溶质对流影响

为了能够更好地控制凝固过程热和溶质的传输,以二元合金为例,研究了在单边散热条件下,不同界面换热系数和密度对热溶质对流的影响.研究表明:当材料密度一定时,随着界面换热系数的提高,沿散热方向上的温度梯度增大,热溶质对流的效果增强;当界面换热系数为1 000 W/(m2·K)时,在凝固初期铸件底部出现涡流现象;在界面换热系数不变的情况下,随着材料密度的增加,铸件内液体金属的热溶质对流效应减弱.     

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/天然橡胶热界面材料制备及热管理性能研究

热界面材料是解决现代高功率和高集成化电子器件热量聚集和耗散的有效手段。基于三维网络结构调控导热性能的策略,以三聚氰胺泡沫(MF)为骨架,采用化学表面改性制备碳纳米管三维网络结构(CNT),并采用真空浸润法制备碳纳米管/天然橡胶热界面复合材料(CNT/NR),研究CNT含量对材料微观结构、导热性能和热管理性能的影响。结果表明,当CNT的含量为2.2%(质量分数)时,CNT可附着于MF骨架并呈现完整连续的三维网络结构,其热界面复合材料垂直面外的导热率为1.58 W m^-1 K^-1,拉伸强度为12.9 MPa,断裂伸长率为489%,并具有显著的热管理性能,这表明CNT/NR热界面复合材料有望成为一种机具应用价值的热管理材料。     

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。     

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。     

热释电材料的一般解

利用Stroh公式,给出了热释电材料热弹性问题的一般解,此解适用于四对复共轭压电本征值和一对热本征值互不相等的情况.然后,讨论了压电本征值问题出现重根时退化热释电材料的通解,并给出相应通解的形式.当热本征值与一个或多个压电本征值相等时,给出了退化热释电材料热弹性问题特解的具体形式.最后,通过共线界面裂纹问题证明了退化热释电材料和非退化热释电材料一般解中的任意函数f_α(z_α)形式相同,只是其中的某些系数有所变化.     

爆炸焊接Nb/Q345R层状复合材料的热震性能研究

铌作为一种难熔金属,具有熔点高、塑性好、抗酸和抗液态金属腐蚀能力强等特性,被广泛应用于电子、机械、航空航天等领域.本工作研究了爆炸焊接Nb/Q345R层状复合材料的热震性能,通过将Nb/Q345R试样在氢气中分别加热到800℃和1000℃后迅速冷却完成一次热震,研究材料在进行10次、30次、50次热震循环后,试样的界面组织形貌及其结合强度的变化,进而评价其热震性能.采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等表征手段分析材料成分和界面组织形貌的变化,并通过压缩剪切试验测量层状复合材料的界面结合强度.研究结果表明,在800℃热震10次时,层状材料界面处开始产生微裂纹,而在1000℃热震50次时,材料界面处裂纹沿界面扩展、延伸,导致界面结合强度显著降低,降低至材料本身结合强度的13.22％.     

新一代高导热金属基复合材料界面热导研究进展

热物理性质不同的材料之间存在界面热阻,界面热阻对热传输过程产生极大的影响,并在很大程度上决定了复合材料的导热性能。金刚石颗粒增强金属基复合材料(Metal matrix composites,MMCs)充分发挥了金刚石的高热导率和低热膨胀系数的优点,有望获得高的热导率以及与半导体相匹配的热膨胀系数,可满足现代电子设备在散热能力上提出的越来越高的要求,作为新一代电子封装材料已引起广泛关注。界面热导(界面热阻的倒数)既是决定复合材料导热能力的关键因素,也是研究的难点,复合材料制备工艺、界面改性方式(金属基体合金化或金刚石表面金属化)以及改性金属种类均会影响界面热导。详细论述了界面热导理论及实验研究的最新成果,并对金刚石/金属复合材料在未来研究中面临的主要问题进行探讨。     

有机硅材料的UV固化反应机理研究及发展

汽车底盘系统使用的有机硅材料通常为脱醇型单组分室温硫化(RTV)有机硅密封胶和双组分加成型有机硅基热界面材料。介绍了脱醇型单组分有机硅密封胶的RTV和紫外光(UV)固化反应机理，以及双组分加成型有机硅基热界面材料的传统固化和UV固化反应机理，指出使UV固化型有机硅密封胶、有机硅基热界面材料产品达到传统固化产品的性能是今后研发的重点。     

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。     

复合材料的椭圆夹杂模型线性温变问题的界面热应力分析

利用处理平面多连通域热弹性问题的一种有效方法,获得了椭圆夹杂模型线性温变问题的热弹性场解答,并讨论了夹杂和基体材料的热膨胀系数、热传导系数以及剪切模量对界面热应力的影响规律,所获得的结论为增强复合材料的设计与应用提供了有价值的参考依据.     

细菌纤维素/氧化铝/二氧化硅改性石墨烯复合导热膜的结构与性能

采用真空辅助抽滤方法制备了细菌纤维素(BC)/球形氧化铝粒子/改性石墨烯纳米片(SiO_2@GNPs)薄膜热界面材料,研究了球形氧化铝粒子粒径对热界面材料形态结构和导热性能的影响。结果表明,球形粒子与二维片状导热粒子复配时,可有效构筑面外方向导热通路。调节氧化铝粒子和改性石墨烯纳米片的直径比可有效调整改性石墨烯纳米片在复合薄膜中在面外方向的取向程度,从而提高复合材料的面外导热系数。随着球形氧化铝的直径从2μm增加到60μm,导热薄膜的面外导热系数从0.5 W/(m·K)提高到4.2 W/(m·K),导热系数提高了7.4倍。     

金属基复合材料界面导热性能的扫描热探针测试

利用扫描热探针方法,以微米级的空间分辨率,分析测试了三种馆长在复合材料（ＭＭＣ）界面特征和界面导热性能,应用数学统计方法对扫描热显微镜（ＳＴhM)的形貌和热电压数据进行处理和转换,获得 面宽度和界面导热率数据,结果表明,金属基复合材料宏观导热性能与增强相一基体界面的导热性能密切相关。     

固体界面热整流现象的解析

两种不同固体材料相互接触所形成的接触面的热传导与热流的方向有关 ,这种现象称为热整流现象。本文从线性应答理论推导出的固体接触界面的热传导系数计算公式表明 ,热传导系数与温度成正比。分析表明 ,当两种材料热传导系数不同时 ,接触面产生热整流现象 ,并且能量传导系数越大 ,热整流现象越明显     

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     

树枝状非连续界面对纤维增强复合材料强度的影响

对于含有化合物产生的强界面复合材料,界面结合强度的提高往往使材料的拉伸强度降低.本文研究了这种非连续的复合材料界面对界面裂纹、纤维的强度的影响,分析了非连续界面影响材料强度的机理.     

氮化硼纳米片的制备及其增强环氧树脂复合材料导热性能的研究进展

随着对新型高导热、高绝缘热界面材料需求的显著增加,具有多种优异性能的环氧树脂(EP)已被广泛用作导热复合材料的基体,然而其固有的低热导率限制了其实际应用.通过向EP中引入具有高导热系数及高绝缘性的氮化硼纳米片(BNNS)可有效弥补EP的缺陷,从而显著提高复合材料的综合性能.基于国内外研究,介绍了BNNS的不同制备方法,...     

硅对铝铅轴承合金带与热浸铝钢板热轧复合界面强度的影响

将铝铅合金带分别与热浸纯Al、Al-2%Si合金的钢板进行热轧复合。研究了元素硅、热浸时间、金属间化合物层厚度及缺口界面分数对结合强度的影响。结果表明,在复合过程中产生两种不同界面,铝铅合金与热浸铝钢板通过缺口界面和化合物界面而结合。总的结合强度主要取决于缺口界面强度的大小与分数的高低,而且与后者之间呈线性关系。硅对总结合强度的影响体现在:虽然对化合物界面强度的影响较小,但显著提高缺口界面强度,因而使总结合强度明显提高。在给定实验条件下,使热浸纯Al时的缺口界面强度从约为化合物界面强度的4倍提高到热浸Al-2%Si时的近6倍。     

热导性电绝缘界面材料热传输特性参数的测量

介绍了热导性电绝缘界面材料的热传输特性标准试验方法ASTM D 5470-2006,讨论了提高测量精度的措施。标准试验方法的提出,使得不同厂商生产的热导性电绝缘界面材料的比较成为可能;此外,也便于热设计工作者更好地选用热导性电绝缘界面材料。