柔性石墨基导热复合材料的制备及性能研究

发布时间：2017-05-08 06:34

  本文关键词：柔性石墨基导热复合材料的制备及性能研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：电子器件集成度随日益增,高导热热界面材料(thermal interface material,TIM)需求日盛。柔性TIM一般用于CPU与散热器之间来提高CPU与散热器的传热效率,需高纵向热导率(thermal conductivity,λ)及良好机械压缩性能。硅橡胶(silicone rubber,SR)有优秀机械压缩性能和热稳定性,然因其λ低,故需添加导热填充剂以提高SR热导率。纳米石墨(graphite nano-platelets,GNP)因其高λ成为一种潜在优秀的导热填充剂。用混合法添加GNP到高分子中制备的复合材料λ比较低,其影响因素可能有GNP取向和GNP与高分子之间的界面作用。若让GNP在高分子中规则取向并搭接为网络结构,该取向网络可提供导热通路,再复合以高分子,则可能制备具高导热TIM。关键在如何让GNP纵向规则取向并搭接成网络结构。使用压缩膨胀石墨(compacted exfoliated graphite,CEG)可达到目的。CEG为膨胀石墨(exfoliated graphite,EG)压缩而成的一种GNP/空气复合材料,随压力增大,CEG中的GNP在压力下取向并搭接成取向网络,致CEG性能出现各向异性。若以CEG作为取向导热网络提供者,采用浸渍法,则可制备高导热EG/SR。因CEG本身的性能直接影响EG/SR性能,故需先研究CEG的压缩及其导热性能。本文提供了三种可以提高CEG纵向λ的思路。再浸渍PDMS并固化制备具高热导率和优良压缩性能的EG/SR复合材料。闪光法(the flash method)被很多研究者用来测试CEG及EG/SR的热导率,但是理论上闪光法并不能用来测试复合材料的热导率,而用稳态法测试则材料不能消除测试过程中的样品变形和接触热阻的影响,因此我们也验证了闪光法测试的有效性。发现用闪光法确可评价诸如CEG类材料之导热性能。
【关键词】：膨胀石墨 浸渍 EG/SR复合材料
【学位授予单位】：清华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB33
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第1章 引言7-25
• 1.1 研究背景及意义7-9
• 1.2 热界面材料9-14
• 1.2.1 热界面材料的定义9-11
• 1.2.2 TIM的发展现状11-14
• 1.3 混合法制备复合材料14-17
• 1.3.1 膨胀石墨的制备14
• 1.3.2 混合法14-17
• 1.4 浸渍法17-20
• 1.4.1 CEG热导率17-19
• 1.4.2 浸渍法制备EG/高分子复合材料19
• 1.4.3 浸渍法和混合法的比较19-20
• 1.5 热导率测试方法20-23
• 1.5.1 闪光法20-21
• 1.5.2 稳态法21-23
• 1.5.3 两种测试方法的比较23
• 1.6 本论文的主要内容23-25
• 第2章 实验原料及表征测试方法25-34
• 2.1 药品及材料25
• 2.2 实验设备及测试仪器25
• 2.3 材料的制备方法25-27
• 2.3.1 膨胀石墨的制备25
• 2.3.2 CEG的制备25-26
• 2.3.3 制备柔性导热EG/SR26-27
• 2.3.4 混合法制备Al2O3/SR和EG/SR27
• 2.4 材料的性能和结构表征27-30
• 2.4.1 复合材料的密度27-28
• 2.4.2 复合材料的热导率28
• 2.4.3 比热容28
• 2.4.4 晶体结构分析28-29
• 2.4.6 表面形貌分析29
• 2.4.7 机械压缩性能29
• 2.4.8 比表面测试分析29-30
• 2.5 闪光法测试CEG热导率探讨30-34
• 2.5.1 简介30
• 2.5.2 实验30
• 2.5.3 方差分析30-31
• 2.5.4 闪光法测试CEG热导率31-34
• 第3章 压缩膨胀石墨热导率34-44
• 3.1 简介34
• 3.2 实验及表征34
• 3.3 实验结果及讨论34-43
• 3.3.1 膨胀石墨的主要性质34-35
• 3.3.2 膨胀石墨的压缩35-37
• 3.3.3 GNPs的取向37-38
• 3.3.4 CEG的热导率38-43
• 3.3.5 双向压缩CEG43
• 3.4 本章小结43-44
• 第4章 浸渍法制备EG/SR柔性复合材料44-50
• 4.1 引言44
• 4.2 实验流程44-45
• 4.3 结果与讨论45-49
• 4.3.1 微观结构及EG/SR密度45-46
• 4.3.2 取向导热网络46-47
• 4.3.3 EG/SR热导率47-48
• 4.3.4 复合材料的机械压缩性能48-49
• 4.4 本章小结49-50
• 第5章 全文总结50-52
• 参考文献52-57
• 致谢57-59
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果59

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 易静;袁观明;李轩科;杜鸿达;董志军;李保六;林剑峰;;大直径沥青基炭纤维/ABS树脂高导热复合材料的制备与表征[J];新型炭材料;2015年01期

2 郭磊;;电子器件散热及冷却的发展现状研究[J];低温与超导;2014年02期

3 韩亚芬;夏新林;李东辉;谈和平;;纳米尺度材料有效导热率的界面效应[J];哈尔滨工业大学学报;2013年07期

4 邹丽娜;王玮玮;安蕾;张云;;液晶背光领域专利技术现状与发展趋势[J];中国发明与专利;2012年11期

5 沙艳松;张长生;罗世凯;;硅橡胶耐热性能的研究进展[J];有机硅材料;2012年02期

6 郭常青;闫常峰;方朝君;李文博;;大功率LED散热技术和热界面材料研究进展[J];半导体光电;2011年06期

7 关春安;冯建伟;;LED汽车大灯光源设计方案探讨[J];南阳理工学院学报;2011年02期

8 张晓红;;梅特勒-托利多DE40密度计在甲醇分析中的应用[J];泸天化科技;2006年03期

9 王虎,张萍;非金属矿物比表面积及孔隙度测试方法研究[J];矿产保护与利用;2001年04期

10 曹乃珍,沈万慈,温诗铸,刘英杰;膨胀石墨制备及微孔结构相关性研究[J];材料科学与工艺;1997年02期

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 彭建军;高导热柔性复合材料的设计、制备和应用[D];清华大学;2013年

2 朱小清;LED光源在道路交通中的应用研究[D];重庆大学;2009年

  本文关键词：柔性石墨基导热复合材料的制备及性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：350599