三维导热网络的构筑及其橡胶复合材料研究
发布时间：2021-10-30 03:21
随着电子设备不断向高功耗、微型化、集成性发展,其能量密度大幅提高,随之带来越来越严峻的散热问题;失效的热管理将导致设备卡顿、电路破坏,埋下严重的安全隐患。设计制备高性能的散热材料来保障电子元器件可靠运行已经成为未来电子技术发展的主要瓶颈之一。而导热橡胶复合材料是其中极为关键的成员,在航空航天、电子电器、军工装备、通信、LED照明显示等领域发挥着不可替代的作用。本论文以超高热导率、高柔性、多功能性等为性能目标,基于微-纳导热填料三维网络结构的构筑这一设计思路,实现了多种不同类型高性能导热橡胶复合材料的制备及其“结构-性能”研究,为新型导热橡胶复合材料的发展提供理论支撑和技术指引。主要创新性研究内容和结果总结如下:1.针对传统导热橡胶复合材料高密度、难加工等问题,受“果冻”制造的启发,以可得然胶作为凝胶剂,采用水相泡沫模板法制备了三维氮化硼（3D BN）水凝胶,直接对其热空气干燥成功构筑了 3D BN气凝胶——3D BN导热网络;最后真空浸渍硅橡胶得到3D BN-PDMS复合材料。采用X射线断层扫描技术直观观察到复合材料中BN网络的微观空间分布。所得复合材料在低BN含量（25.4 wt%）...
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：202 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－１?（ａ）第一代计算机；（ｂ）联想新款高性能、高便携性笔记本电脑Ｔｈｉｎｋ?Ｐａｄ?Ｃａｒｂｏｎ?ＸＩ；??（ｃ）华为海思新一代５?ｎｍ芯片；（ｄ）早期电话；（ｅ）华为高性能折叠屏概念手机；（ｆ）英特尔??微处理器的热设计功率和晶体管数量的时间表⑶；（ｇ）华为公司自研面向“５Ｇ”的巴龙５０００基??带芯片；（ｈ）苹果公司超高性能台式机及其（ｉ）满功率运行状态下热红外成像图??
过填补１Ｃ芯片和散热器接合时产生的微空隙??及表面凹凸不平的孔洞，排除其中的空气，从而降低界面热阻提高热传递效率，是热??管理中极其关键的材料［７］（图ｌ－２ｂ）。??／〇＼?Ｈ＃ａｔ?ｆｌｏｗ??痛??Ｌａｍｉｎａｔｅ?——??一??——＾１??（ｂ）?在界面层的温度梯度变化??／ｌｔ?ｚ?？??热界面材料（Ｔｈｅｒｍａ丨丨ｎｔｅｒｆａｃｅ?Ｍａｔｅｒｉａｌｓ）?温度??ＢＬＴ—边界层厚度（Ｂｏｕｎｄａｒｙ?Ｌａｙｅｒ?Ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ）??图１－２?（ａ）电子封装结构［６］；?（ｂ）热界面材料的工作原理示意图［７］??３??
常是热的不良导体，具有极其低的热导率（一般小于０．３?Ｗ（ｍ?Ｋ）），通常很难满足ＴＩＭ??的使用需求。由于本征型高导热聚合物的设计极为困难，因此，目前填充高导热填料??提升聚合物热导率是简单有效的方法，己经被广泛应用［８］。高导热填料通常包括陶瓷??填料（如氧化铝、氮化铝、氮化硼等），金属填料（银、铜等）还有近年来研究火热的??碳纳米填料（石墨烯、碳纳米管等）。由于填充了高导热填料，导热高分子复合材料通??常具备不错的热导率，能够满足导热界面材料的要求。??［１．?’?（ｍｍ??图１－３导热高分子复合材料的应用领域??Ｆｉｇｕｒｅ?１－３?Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ?ｏｆ?ｔｈｅｒｍａｌｌｙ?ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ?ｐｏｌｙｍｅｒ－ｂａｓｅｄ?ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ??图１－３总结了几类典型导热高分子复合材料应用领域。可以看出，除了应用于前??述的固－固界面传热强化的填充材料——热界面材料外，导热高分子复合材料在新兴??柔性电子器件、ＬＥＤ照明显示、电池系统等的热管理中也不可或缺作为一类新型??的具有良好综合性能的导热材料，导热高分子复合材料在许多方面己经替代传统的金??４??
【参考文献】：
期刊论文
[1]Modified graphite filled natural rubber composites with good thermal conductivity[J]. Junping Song,Lianxiang Ma,Yan He,Haiquan Yan,Zan Wu,Wei Li. Chinese Journal of Chemical Engineering. 2015(05)
本文编号：3465948
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：202 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－１?（ａ）第一代计算机；（ｂ）联想新款高性能、高便携性笔记本电脑Ｔｈｉｎｋ?Ｐａｄ?Ｃａｒｂｏｎ?ＸＩ；??（ｃ）华为海思新一代５?ｎｍ芯片；（ｄ）早期电话；（ｅ）华为高性能折叠屏概念手机；（ｆ）英特尔??微处理器的热设计功率和晶体管数量的时间表⑶；（ｇ）华为公司自研面向“５Ｇ”的巴龙５０００基??带芯片；（ｈ）苹果公司超高性能台式机及其（ｉ）满功率运行状态下热红外成像图??
过填补１Ｃ芯片和散热器接合时产生的微空隙??及表面凹凸不平的孔洞，排除其中的空气，从而降低界面热阻提高热传递效率，是热??管理中极其关键的材料［７］（图ｌ－２ｂ）。??／〇＼?Ｈ＃ａｔ?ｆｌｏｗ??痛??Ｌａｍｉｎａｔｅ?——??一??——＾１??（ｂ）?在界面层的温度梯度变化??／ｌｔ?ｚ?？??热界面材料（Ｔｈｅｒｍａ丨丨ｎｔｅｒｆａｃｅ?Ｍａｔｅｒｉａｌｓ）?温度??ＢＬＴ—边界层厚度（Ｂｏｕｎｄａｒｙ?Ｌａｙｅｒ?Ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ）??图１－２?（ａ）电子封装结构［６］；?（ｂ）热界面材料的工作原理示意图［７］??３??
常是热的不良导体，具有极其低的热导率（一般小于０．３?Ｗ（ｍ?Ｋ）），通常很难满足ＴＩＭ??的使用需求。由于本征型高导热聚合物的设计极为困难，因此，目前填充高导热填料??提升聚合物热导率是简单有效的方法，己经被广泛应用［８］。高导热填料通常包括陶瓷??填料（如氧化铝、氮化铝、氮化硼等），金属填料（银、铜等）还有近年来研究火热的??碳纳米填料（石墨烯、碳纳米管等）。由于填充了高导热填料，导热高分子复合材料通??常具备不错的热导率，能够满足导热界面材料的要求。??［１．?’?（ｍｍ??图１－３导热高分子复合材料的应用领域??Ｆｉｇｕｒｅ?１－３?Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ?ｏｆ?ｔｈｅｒｍａｌｌｙ?ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ?ｐｏｌｙｍｅｒ－ｂａｓｅｄ?ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ??图１－３总结了几类典型导热高分子复合材料应用领域。可以看出，除了应用于前??述的固－固界面传热强化的填充材料——热界面材料外，导热高分子复合材料在新兴??柔性电子器件、ＬＥＤ照明显示、电池系统等的热管理中也不可或缺作为一类新型??的具有良好综合性能的导热材料，导热高分子复合材料在许多方面己经替代传统的金??４??
【参考文献】：
期刊论文
[1]Modified graphite filled natural rubber composites with good thermal conductivity[J]. Junping Song,Lianxiang Ma,Yan He,Haiquan Yan,Zan Wu,Wei Li. Chinese Journal of Chemical Engineering. 2015(05)
本文编号：3465948
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