新型导热填料网络的构建及其高分子复合材料的性能研究
发布时间：2021-08-09 01:02
随着时代的发展,人们对电子产品的便携性、功能性提出了更高要求,这推动着电子器件朝着微型化、集成化、多功能化的方向发展。伴随而来的是电子器件的功率密度急剧上升,造成了器件内巨大的散热压力。不合理的工作温度会长期影响电子源器件的正常寿命和可靠性,甚至引发严重的热失效问题。一般高分子基体的本征导热系数比较低,向其中直接混入导热填料虽然能改善导热能力,但存在难以形成有效导热网络、界面热阻大、牺牲其他性能等缺点。因此,设计并构建高效的导热填料网络以制备高性能的导热复合材料成为了国内外科研工作者研究热点之一。本文设计构建基于多维微/纳米级导热填料的导热网络,以应用于新型高性能导热复合材料的制备。研究了制备工艺对填料网络的形貌结构、力学强度等的影响,分析了填料网络与复合材料的导热性能、储热能力及其界面传热性质之间的关系,主要研究内容如下:1.将氧化石墨烯（GO）同时作为分散剂和增强材料,制备出一种新型的三维氮化硼纳米管（BNNT）基气凝胶。在GO的辅助下,高导热却强疏水的BNNT在水性体系中稳定分散。通过水热还原和冷冻干燥法制备得到还原氧化石墨烯（r GO）纳米片增强的BNNTs/rGO气凝胶,它内...
【文章来源】：南昌大学江西省 211工程院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２芯片中的封装系统由二维结构（左）向三维结构（右）发展??
环境温度，而原因通常是内部积累的过多热量不能及时散出??去引发的温度过高［７］。因此，热管理在电子器件系统的设计和运行中显得愈来愈??重要，而对聚合物复合材料的填料体系进行设计，改善它的热传导能力，突破现??今电子产品因容易热致失效而遭遇的发展瓶颈，是世界各国相关研宄人员的重??点科研领域??ＨＨ??Ｉ?ＣＡＧＲｖ、０—：?２６．１％??＊?－—?■?；■■■??＇＇＇?ｈＨｖ??２０Ｓ６?２０１７?２０１８?２Ｑｉ９?２０２０?：０２Ｓ?２０２２??图１．３?５Ｇ智能手机中热管理材料的市场份额（来源：Ｙｏｌｅ?Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ）??１．２材料的导热机理??传热有三种基本模式分别为热传导、热对流和热辐射，其中热传导模式是实??现物质热传输过程中最常见、最有效的方法。宏观上的热传导本质上是物质内部??分子或原子水平的微粒产生的热运动和相互作用而引起的热量传递现象，涉及??的微粒有电子、声子和分子，称为热载流子（或称导热载体）。由于物质内部的??分子振动频率、强度和微观结构存在差别，造成了物质依靠的热载流子不同，而??它们的热传导能力也不尽相同。我们根据本章主要研究的内容，将传热的物质主??要分为四类，它们分别是金属材料、无机非金属材料、高分子材料以及流体物质，??下面将具体从这四个门类来阐述物质内部的热传导机理。??（１）和电传导机理一样，金属材料热量传导主要借助于其内部含有的大量??的自由电子的运动来进行。由于电子“小巧敏捷”且在金属内部能畅通无阻地迁??移，它能更高效率地传递热量，所以金属材料的热导率一般非常高。相比于纯金??属，合金材料内部自由电子散射严重导致了其相对较低的热导
?第１章绪论???＜ａ，??了：於气，?．．．？?■＊??ＬｋＪ?Ｓｅａｌ???ｉ““ｎ“?ｕ?ｉ?ｆ?１！！！??＇截：ｉＵ＿??．＃氣?／ｉ?ｔ?？；?ｆ?ｎ＾ＴＶ＾Ｔ／ｌ??／?Ｉ?＼＼?．／－Ｖｉｌｌ?：：：卜；ｎ??ｈ．Ｔｖ?ｆ／ｉ?＼?＇丨山七！??图１．４（ａ）典型芯片封装系统中的热界面应用；（ｂ）热界面材料的作用原理。??１．３．３电池散热系统??随着原油储备的日益枯竭和环境污染的加剧，以电力驱动为主要方式的新??能源汽车正在成为世界各国战略部署的重要计划，同样地以光伏电池为基础的??太阳能光电转换系统也是科研工作者们的研究热点之一。还有，小型电子产品比??如５Ｇ智能手机的高性能、长续航能力也愈来愈依赖于内部电池的高功率密度和??快速充放电能力。这些以电池为基础的电子设备在高功率运行时会因为电池内??部强烈的化学反应而产生大量热量，使得工作温度迅速升高。一方面环境温度对??电池材料的性能和和工作效率会有明显的影响效果，就比如越高的环境温度会??导致太阳能电池的光电转换系统效率越低，据调研电池的内部工作温度每升高??２?°Ｃ，其相对转换效率将会降低１％左右［１６１；另一方面，这些累积的热量如果没??能在短时间内得到及时的管控与发出，会导致工作环境温度瞬间大幅升高，结果??严重影响电池的化学稳定性与寿命，而此时的极端情况就是设备过热引发爆炸??［１７］。新能源汽车一般需要高能耗来保证持续驱动，所以其内部的电池系统往往是??由很多个模块组成，如果某一个模块发生过热爆炸，就会使得整个汽车的失控，??导致严重的安全事故。同样地，由于太阳能电池的能量转换效率很低，被吸收的??太阳能只有很
【参考文献】：
期刊论文
[1]某高热流密度芯片散热设计与分析[J]. 叶锐,张根烜,关宏山. 电子技术. 2017(08)
[2]三星Note7 爆炸原因公布[J]. 质量与认证. 2017(03)
[3]结温与热阻制约大功率LED发展[J]. 余彬海,王浩. 发光学报. 2005(06)
本文编号：3331040
【文章来源】：南昌大学江西省 211工程院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２芯片中的封装系统由二维结构（左）向三维结构（右）发展??
环境温度，而原因通常是内部积累的过多热量不能及时散出??去引发的温度过高［７］。因此，热管理在电子器件系统的设计和运行中显得愈来愈??重要，而对聚合物复合材料的填料体系进行设计，改善它的热传导能力，突破现??今电子产品因容易热致失效而遭遇的发展瓶颈，是世界各国相关研宄人员的重??点科研领域??ＨＨ??Ｉ?ＣＡＧＲｖ、０—：?２６．１％??＊?－—?■?；■■■??＇＇＇?ｈＨｖ??２０Ｓ６?２０１７?２０１８?２Ｑｉ９?２０２０?：０２Ｓ?２０２２??图１．３?５Ｇ智能手机中热管理材料的市场份额（来源：Ｙｏｌｅ?Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ）??１．２材料的导热机理??传热有三种基本模式分别为热传导、热对流和热辐射，其中热传导模式是实??现物质热传输过程中最常见、最有效的方法。宏观上的热传导本质上是物质内部??分子或原子水平的微粒产生的热运动和相互作用而引起的热量传递现象，涉及??的微粒有电子、声子和分子，称为热载流子（或称导热载体）。由于物质内部的??分子振动频率、强度和微观结构存在差别，造成了物质依靠的热载流子不同，而??它们的热传导能力也不尽相同。我们根据本章主要研究的内容，将传热的物质主??要分为四类，它们分别是金属材料、无机非金属材料、高分子材料以及流体物质，??下面将具体从这四个门类来阐述物质内部的热传导机理。??（１）和电传导机理一样，金属材料热量传导主要借助于其内部含有的大量??的自由电子的运动来进行。由于电子“小巧敏捷”且在金属内部能畅通无阻地迁??移，它能更高效率地传递热量，所以金属材料的热导率一般非常高。相比于纯金??属，合金材料内部自由电子散射严重导致了其相对较低的热导
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【参考文献】：
期刊论文
[1]某高热流密度芯片散热设计与分析[J]. 叶锐,张根烜,关宏山. 电子技术. 2017(08)
[2]三星Note7 爆炸原因公布[J]. 质量与认证. 2017(03)
[3]结温与热阻制约大功率LED发展[J]. 余彬海,王浩. 发光学报. 2005(06)
本文编号：3331040
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