金刚石—硅橡胶热界面复合材料的制备与性能研究

发布时间：2017-11-16 09:02

  本文关键词：金刚石—硅橡胶热界面复合材料的制备与性能研究

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【摘要】：电子元器件的集成度不断提高,导致其在运行过程中产生大量的热量,如何有效散热保证电子元件长时间稳定工作成为目前急需解决的问题。弹性热界面材料具有良好的形变特性,较低的热阻,可以填充于电子元器件和散热器之间达到驱除空气,快速散热的效果。因此,制备综合性能优异的热界面材料十分重要。本文采用微波等离子体(MPCVD)法在钨丝上沉积金刚石,制备金刚石纤维并与金刚石粒子作为导热填料添加到硅橡胶基体中制备金刚石-硅橡胶导热复合材料。并用扫描电电子显微镜(SEM)、拉曼光谱仪(Raman)、X射线衍射仪(XRD)激光导热仪、电子万能试验机、硬度计、热重分析仪(TG)、热机械分析仪(TMA)等分析手段对制备的样品的微观形貌、热导率、力学性能、热稳定性、热膨胀系数等进行表征,研究了生长温度、甲烷浓度、生长时间等工艺参数对金刚石纤维质量,以及金刚石填料填充量、粒径、复配等对金刚石-硅橡胶复合材料性能的影响。研究结果表明,生长温度和甲烷浓度过高或过低都会降低金刚石的质量,只有在甲烷浓度适中时才能制备出较好质量的金刚石纤维,生长时间主要影响金刚石纤维的直径,对其质量影响不大,可以根据实际情况选择合适的生长时间。生长温度为900℃、甲烷浓度为4%时,制备的金刚石纤维的质量最佳。随着金刚石填料用量的增加,硅橡胶复合材料的热导率先增大后减小。当金刚石粒子的填充质量分数为70%时,硅橡胶复合材料的热导率达到最大值,为1.064W/(m?K),但是填料填充量的增加引起了硅橡胶材料的力学性能的降低。随着金刚石粒子粒径的增大,硅橡胶的热导率大体呈升趋势,当填料粒径为60μm时,硅橡胶复合材料的热导率最大,为1.224W/(m?K),硅橡胶的硬度随粒径的增大逐渐降低。当粒径为60μm和5μm的金刚石粒子搭配使用,并且小粒径填料的相对填充量为40%时,硅橡胶复合材料的热导率最高,为1.364W/(m?K),并且力学性能也较好。当金刚石纤维和金刚石粒子按一定比例搭配填充硅橡胶时,金刚石-硅橡胶复合材料的导热性能较单一粒子填充时要好。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB332

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本文编号：1191798