膨胀石墨基复合材料的制备及其导热性能的研究

以中间相沥青和聚酰胺酸为黏结剂和增密剂,用两种不同方法与预压膨胀石墨进行复合。再经过模压炭化,得到高密度、高取向和高导热的炭/石墨复合材料。同时研究了不同沥青含量和不同聚酰胺酸溶液浓度下复合材料的致密性和导热性能。结果表明,随着沥青用量增加,复合材料的密度增加,并在沥青含量占30%时密度达到最大值。热导率在沥青用量为15%时达到最大,为530.64 W/m·K,比铜的热导率高33%。液相浸渍法下,浸渍溶液浓度为12%时,浸渍效果最好,复合材料的热导率和密度达到最大值。相比而言,中间相沥青比聚酰胺酸对膨胀石墨的密度和热导率提升效果更好,这主要是由于在热压条件下,沥青的软化和流动性造成的,流动的沥青能够更好地填充膨胀石墨的孔隙。     

炭纤维/树脂复合材料导热性能的数值模拟

采用有限元方法对炭纤维/树脂复合材料的导热性能进行了数值模拟,分别建立一维结构和二维结构炭纤维/树脂复合材料计算分析模型,研究炭纤维含量、界面接触热阻、以及炭纤维直径对复合材料有效热导率的影响。研究结果表明炭纤维作为复合材料增强相,其含量越高复合材料的热导率越高;界面的接触热阻在10-3~10-5(m2 K)/W范围内对复合材料有效热导率有较大的影响,超出范围之后改变接触热阻对材料热导率的影响可以忽略;接触热阻比较大时,炭纤维的直径对复合材料的热导率有较大的的影响,当接触热阻比较小时,炭纤维的直径对于复合材料热导率的影响非常小。