以空气为介质的低热导率材料研究

发布时间：2019-11-06 13:26

【摘要】：低热导率材料广泛应用于航空发动机涡轮叶片等许多尖端领域,可缓冲外界热量进入体合金,从而提高基底材料的寿命或提高本地材料的耐高温性能。众所周知,空气的热导率低,在材料中加入空气可有效提高热量缓冲作用。文中,我们采用ICP技术对硅片进行深沟刻蚀,用3D显微镜、SEM观察样品表面形貌、用导热系数测试仪(护热平板法)测试样品的热导率,通过在深沟中填充不同含量的空气,研究薄膜中空气含量与热导率的关系。同时,用烧结法制得多孔结构的泡沫铜和泡沫镍,研究了孔隙率和热导率的关系,进一步用计算机仿真方法分析比较了不同孔隙率材料的热导率。研究表明:空气的填充确实可降低材料的热导率,对降低材料的热导率具有一定的意义。
【图文】：

的方法:首先，在硅片的表面刻蚀沟道，沟道的存在使得空气能够存在于其中，通过和空白硅片的对比，可以了解到两者之间热导率的差异性。其次，制备泡沫铜、泡沫镍，其表面形成的多孔结构［4］为空气的填充创造了条件，通过和铜片、镍片进行比较就能看出其中的区别。另外，我们还采用了模拟仿真的方法研究了孔隙率对热导率大小的影响。1试验1．1硅片的刻蚀试验中使用的硅片参数如下:单面抛光，直径(100．0±0．4)mm，厚度0．5mm。首先将硅片进行清洗，然后在表面旋涂光刻胶，在90℃进行光刻胶前烘，时间为3min，如图1a;之后将涂覆光刻胶的硅片进行曝光，这个过程中，掩膜版上的图形就转移到了光刻胶上，如图1b;将曝光过的硅片进行显影，在曝光过程中受到光照的部分光刻胶被显影液溶解并被冲走，硅片上形成了所需要的光刻胶图形，如图1c;为了去除显影后光刻胶内残留的溶剂，使光刻胶坚固并提高其粘附力和抗刻蚀性，在90～110℃热板上进行后烘，时间为3min，如图1d;最后，对所需要图形化的膜层进行刻蚀［5，6］。图1深硅刻蚀的流程刻蚀后的硅的表面图如图2所示，硅片便面刻蚀的深度为50μm，刻蚀的宽度为150μm。图2硅的表面1．2泡沫铜、泡沫镍的制备泡沫铜以及泡沫镍的制作方法有很多，包括电沉积法、烧结法等。以烧结法制备泡沫铜为例，首先将NaCl颗粒与铜粉以及添加剂混合均匀后压制得到生坯，然后放置在氩气气氛的烧结DOI:10.16577/j.cnki.42-1215/tb.2016.s1.017

硅片进行清洗，然后在表面旋涂光刻胶，在90℃进行光刻胶前烘，时间为3min，如图1a;之后将涂覆光刻胶的硅片进行曝光，这个过程中，掩膜版上的图形就转移到了光刻胶上，如图1b;将曝光过的硅片进行显影，在曝光过程中受到光照的部分光刻胶被显影液溶解并被冲走，硅片上形成了所需要的光刻胶图形，如图1c;为了去除显影后光刻胶内残留的溶剂，使光刻胶坚固并提高其粘附力和抗刻蚀性，在90～110℃热板上进行后烘，时间为3min，，如图1d;最后，对所需要图形化的膜层进行刻蚀［5，6］。图1深硅刻蚀的流程刻蚀后的硅的表面图如图2所示，硅片便面刻蚀的深度为50μm，刻蚀的宽度为150μm。图2硅的表面1．2泡沫铜、泡沫镍的制备泡沫铜以及泡沫镍的制作方法有很多，包括电沉积法、烧结法等。以烧结法制备泡沫铜为例，首先将NaCl颗粒与铜粉以及添加剂混合均匀后压制得到生坯，然后放置在氩气气氛的烧结DOI:10.16577/j.cnki.42-1215/tb.2016.s1.017

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