导热橡胶研究进展北大核心CSCD

橡胶是热的不良导体,但在实际应用中,许多领域需要橡胶具备一定的导热性能,以满足使用要求。因此,人们对于橡胶导热的研究越来越重视。本文概述了导热填料种类、形状、粒径、界面结合状态以及填料在橡胶基体中的分散性等因素对橡胶复合材料导热性能的影响,从实验角度分析了填充型导热橡胶的导热机理,阐述了目前研究中人们所建立的各种物理和数学模型,浅析了这些模型的优缺点及适用范围,并将其应用于橡胶材料导热性能的预测,最后介绍了导热橡胶的应用领域,以及导热橡胶未来的发展方向。     

聚酰亚胺基导热绝缘复合薄膜的研究进展

聚酰亚胺(PI)薄膜作为综合性能最优异的聚合物材料之一,已经被广泛应用于各类微电子器件。随着电子元器件的功率密度急剧增加,热积累问题已经成为制约其发展的瓶颈。具有高导热性能的PI绝缘薄膜材料被认为是解决上述热积累问题的有效方法之一。由于PI薄膜的本征导热性能较差,近年来,国内外研究学者在提高PI薄膜导热性能方面做了大量工作。本文从阐述热量在PI薄膜中的传输机理出发,概述了近年来导热PI绝缘薄膜的研究进展与发展现状,重点讨论了绝缘导热型填料、导电导热型填料以及三维导热骨架等增强PI绝缘复合薄膜导热性能的策略,最后对PI基导热绝缘复合薄膜研究进展和未来可能的发展趋势进行了总结和展望。     

聚酰亚胺薄膜材料的各向异性导热行为研究与进展

聚酰亚胺薄膜材料在集成电路、光电显示、柔性电子等领域具有广泛应用,然而其较差的导热性能越来越无法满足器件的快速散热需求.在保持耐热、力学等优势性能基础上,发展新一代高导热各向异性的聚酰亚胺薄膜材料成为国内外研究的重点.本文系统总结了聚酰亚胺本征薄膜及聚酰亚胺/导热填料复合薄膜在各向异性导热行为方面的研究进展,重点从聚酰亚胺分子结构设计、各向异性导热机理、填料取向排列、基体相态结构等方面进行了详细介绍.通过对非晶型与液晶型两类聚酰亚胺结构特点的分析,阐述了聚酰亚胺本征薄膜的分子结构与各向异性导热性能的关系;介绍了基于导热填料取向排列和基于基体相分离结构两类复合薄膜的填料取向与导热通路构建方法,深入分析了导热填料在基体中的分散形态对薄膜各向异性导热行为的影响,最后对导热聚酰亚胺薄膜材料面临的挑战进行了总结与展望.     

高分子导热复合材料结构设计及性能研究进展

近年来,电子设备的需求逐渐向集成化、微型化发展,随之带来了愈发严重的发热问题已经成为了阻碍电子设备发展的重要因素之一。作为电子设备重要组成材料之一的高分子材料对优良导热性能的要求也越来越高,导热高分子复合材料的研究已经成为当前功能复合材料的重要发展方向。本文综述了高分子导热复合材料的发展趋势,介绍了当前选用填料法来制备单一填料、混杂填料高分子导热复合材料以及双逾渗结构、隔离结构等复杂多相结构的高分子导热复合材料的研究进展。重点介绍了通过多种导热填料的组合利用来制备高性能导热高分子复合材料。最后,对填料法高导热高分子复合材料的发展方向做出了简要展望。     

石墨烯/环氧复合材料导热性能的研究进展

石墨烯作为时下最热门的纳米材料,吸引了国内外众多科研工作者的注意力。而石墨烯所具有的超高导热性能,使其在环氧导热复合材料中有着巨大的应用前景。本文主要综述了当前石墨烯/环氧复合材料导热性能的研究进展,详细介绍了石墨烯的尺寸、与其它填料的复配以及石墨烯表面改性等因素对导热性能的影响。此外,还分析了复合材料的微观结构对导热性能的影响。最后,对导热型石墨烯/环氧复合材料的发展进行了展望,并指出了该领域存在的技术难点和未知机理。     

氮化硼/聚合物导热复合材料研究进展

电子信息产业的高速发展,使得电子装置或装备在使用过程中产生的热量越来越剧烈,需要及时导出以保证其正常运行,聚合物基导热复合材料由于其优异的加工性和较低的成本得到了应用。六方氮化硼(hBN)兼具优异的导热性和绝缘性,因此作为导热填料在导热绝缘聚合物复合材料领域受到越来越多的关注。本文主要从氮化硼填料尺寸、表面性质、取向结构以及杂化等方面综述了近年来氮化硼/聚合物导热复合材料的研究进展。     

填料填充型聚合物基导热材料的研究进展

大多数聚合物由于导热性差等缺点,限制了其在许多领域的应用,因此需要添加导热填料增强聚合物的导热性能,提高材料的使用价值.但是导热填料难以均匀分散到聚合物中,极大地制约了其在高性能热界面材料中的应用,所以需要对填料进行表面功能化,提高其分散性和降低填料与基体之间的界面热阻.无论表面功能化的类型如何,不可避免地都会减弱填料...     

耐高温高导热硅橡胶的研究与应用进展

概述了导热硅橡胶的种类、组成、固化机理和应用及发展方向。分析了硅橡胶的热老化机理,概述了几种提高硅橡胶耐热老化性能的方法,指出添加含杂原子聚硅氧烷是提高硅橡胶耐热性和综合性能的一条非常重要的有效途径。同时系统阐述了导热硅橡胶的导热理论和机理及提高硅橡胶导热性的方法,概述了导热填料的种类、晶体结构、粒径及制法、取向和纤维化及表面处理和复合杂化对硅橡胶导热性能的影响。     

甲烷水合物导热机理的分子动力学模拟

甲烷水合物导热系数是甲烷水合物勘探、开采、储运以及其他应用过程中一个十分重要的物理参数.我们采用平衡分子动力学（EMD）方法Green-Kubo理论计算温度203.15～263.15K、压力范围3～100MPa、晶穴占有率为0～1的sI甲烷水合物的导热系数,采用的水分子模型包括TIP4P、TIP4P-Ew、TIP4P-FQ、TIP4P/2005、TIP4P/Ice.研究了主客体分子、外界温压条件等对甲烷水合物导热性能的影响.研究结果显示甲烷水合物的低导热性能由主体分子构建的sI笼型结构决定,而客体分子进入笼型结构后,使得笼型结构导热性能增强,同时进入笼型结构的客体分子越多,甲烷水合物导热性能越强.研究结果还显示在高温区域（T〉TDebye/3）内不同温度作用下,所有sI水合物具有相似的导热规律.压力对导热系数有一定影响,尤其是在较高压力条件下,压力越高,导热系数越大.而在不同温度和不同压力作用过程中,密度的改变对导热系数的增大或减小几乎没有影响.     

导热塑料的研究与应用

随着科学的进步导热塑料应用领域不断扩大,尤其近些年来蓬勃发展的信息产业,为导热塑料提供了新的发展空间.本文对比了高分子材料、金属材料及金属氧化物导热性能,介绍了聚合物的导热机理,并对不同填充含量可适用的导热模型进行了介绍.讨论了提高塑料导热性能的途径和近年来提高导热性能新的研究方法,对非绝缘导热塑料、绝缘导热塑料的应用研究和最新进展作了综述,提出了导热塑料目前存在的问题,展望了导热塑料的应用前景.     

磺化石墨烯/天然橡胶复合材料的性能研究

以磺化石墨烯为填料,将其填充到天然胶乳中,混合均匀后共沉淀,采用传统橡胶加工方法制备了天然橡胶复合材料。对磺化石墨烯的结构和形貌进行了表征,测定了硫化胶的力学性能、耐磨性能、透气性能和导热性能。研究结果表明:磺化石墨烯表面含有丰富的活性官能团,为少层片状结构,硫化胶的力学性能、耐磨性得到了提高,而透气性和导热性有所下降。当石墨烯添加量为2.0%(wt)时,复合材料的拉伸强度最大为27.06MPa;磨耗体积仅为0.08cm~3;导热系数最小为0.42W/(m·K);透气量最低,为1.98×10~(-4)cm~3/(m~2·d·Pa)。     

高导热聚合物复合材料结构与性能研究进展

由于电子信息、通信、航空航天、汽车等技术领域中元器件的功率密度迅速增大,导致设备因局部过热产生性能、稳定性和寿命降低的问题日益严重.因此,运用高导热材料将电子设备中产生的热量尽可能快速且有效地移除,以维持设备的操作温度十分必要.聚合物材料具有轻质、柔性、易加工成型、良好的力学性能、耐化学腐蚀、电绝缘、低成本等优势,在各类电子器件中获得广泛应用.然而大多数聚合物热导率低,难以满足现代电子设备中散热的要求.本文针对导热聚合物复合材料的最新研究进展进行系统介绍,着重探讨填料结构、尺寸、无序性、几何结构,聚合物基体化学结构、链运动、取向、结晶、分子间作用力,以及填料-基体界面热阻对复合材料热导率、导热机制以及函数(线性/非线性)等诸多方面因素对导热性能的影响.     

导热增强聚乙二醇相变复合材料的制备及其性能

本文以聚乙二醇(PEG)为相变材料,通过添加不同的无机填料,采用熔融共混浇筑方式制备了导热增强型相变复合材料。 通过扫描电子显微镜(SEM)、热常数分析仪、差示扫描量热仪(DSC)、红外热成像和热重分析仪研究了所制备复合材料的微观结构、导热性能与相变过程。 研究结果表明,相比于碳酸钙和氧化铝,在相同添加含量下,氮化硼(BN)可有效提高PEG的导热系数,当BN质量分数为40%时,导热系数可达到3.40 W/(m·K);当填料添加量相同时,片状BN和不规则纳米碳酸钙(CaCO₃)比球形氧化铝(Al₂O₃)对PEG具有更加优良的定型效果,在相变过程中,能够更加有效阻隔PEG的流动,保持复合材料的形状稳定性。     

聚乙二醇/氮化硼复合材料相变导热性能及其结晶行为

本文采用熔融共混浇筑的方法制备了聚乙二醇/氮化硼(PEG/BN)相变复合材料,并研究了不同尺度片状BN对相变复合材料导热性能和结晶行为的影响。 通过扫描电子显微镜(SEM)、热常数分析仪、红外热成像分析仪和差示扫描量热仪(DSC)研究了相变复合材料的微观形貌、导热系数和相变过程,并利用莫志深法对DSC结果进行了非等温结晶动力学分析。 结果表明,较大片状直径(50 μm)的BN可以更有效地提高聚乙二醇的导热系数,当BN填料质量分数为40%时,相变复合材料的导热系数可达到5.04 W/(m·K)。 在快速降温条件下,片径为50 μm的BN填料可以缩短PEG的半结晶时间,提高结晶速率,使相变复合材料具有较大的相变焓。     

兼具导热和自修复功能的聚合物复合材料

针对聚合物复合材料存在的结构受损导致导热和力学强度降低的问题,提出利用导热填料增强自修复聚合物,实现导热性能和力学强度的快速修复.通过对双(3-氨丙基)封端的聚二甲基硅氧烷(H2N-PDMS-NH2)进行端基改性,得到脲基嘧啶酮(UPy)双封端的聚二甲基硅氧烷(UPy-PDMS-UPy),于60℃下20 h后拉伸强度修复效率可达86.6%.进一步填充羟基化氮化硼(mBN)制备兼具自修复功能的导热复合材料,研究发现mBN的填充导致复合材料强度提高但韧性降低,对导热性能和自修复功能分别起积极和不利影响.当mBN含量为30 wt%时,热导率高达2.579 W·m^?1·K^?1,于60℃下40 h后拉伸强度修复效率达82.0%.红外热像仪显示,损伤处接触10 h后,mBN-30/UPy-PDMS-UPy上表面温度接近初始温度,展现出导热通路的修复特征,实现导热与自修复功能的兼备.     

高分子力学阻尼材料的研究——Ⅰ.填料对氯化丁基橡胶的力学阻尼行为的影响

本文研究了填料对氯化丁基橡胶在玻璃化转变温度以上的温度范围里的力学阻尼行为的影响。在T_g-36℃的范围里,通过测定填料表面吸附的结合橡胶和填料的表面积,用填料-橡胶界面积函数和单位重量橡胶在填料表面占据的表面积等参数,研究了填料-橡胶相互作用对氯化丁基橡胶的力学阻尼行为的影响;用界面积函数和填充胶中填料的体积份数之积研究填料-填料相互摩擦对它的力学阻尼行为的影响。发现在填料浓度低时,氯化丁基橡胶的力学阻尼行为主要受填料-橡胶相互作用的影响,高浓度时,填料-填料相互摩擦显著地改善了它的力学阻尼行为。     

加成型液体硅橡胶的研究进展

结合加成型液体硅橡胶的硫化原理,综述了加成型液体硅橡胶导热性能、耐高温性能及粘结性能的最新研究进展,发现加入金属氮化物导热填料是提高加成型液体硅橡胶导热性能的有效途径;改善分子结构是提高加成型液体硅橡胶耐高温性能的主要途径;共混粘结促进剂是提高加成型液体硅橡胶粘结性能的重要途径。介绍了加成型液体硅橡胶的最新应用领域,提出功能化加成型液体硅橡胶,如3D个性化打印硅橡胶、人体器官硅橡胶、高折光封装硅橡胶等功能材料是未来加成型液体硅橡胶的发展方向。     

导热膨胀石墨/聚醚酰亚胺复合材料的制备与性能

利用膨胀石墨(EG)经高温处理后比表面积大的特点, 以膨胀石墨作为导热填料, 通过球磨和热模压方法制备了膨胀石墨/聚醚酰亚胺(PEI)导热复合材料, 并对其加工过程、 微观形貌、 热性能和导热性能进行了研究. 结果表明, 球磨处理可以打破膨胀石墨的“泡沫”状态并减少石墨纳米片间的间隙, 热压可以诱使和促进石墨纳米片沿着水平方向排列和取向, 从而显著提升了复合材料的平面内导热性能. 当膨胀石墨在复合材料中的质量分数为20%时, EG/PEI复合材料的面内导热系数为2.38 W?m^?1?K^?1. 与PEI相比, 复合材料导热系数的增幅约为12倍. 所制备的EG/PEI复合材料均具有良好的散热能力、 较好的热稳定性和较高的储能模量, 是一种综合性能优异的导热材料.     

铝镧共掺杂的氧化锌红外隐身涂料在帐篷织物上的应用

以水性聚氨酯为粘合剂,掺杂Al和La的ZnO为填料,配以其它助剂制成了红外隐身涂料,应用在帐篷织物表面,探究涂层厚度以及填料含量对红外发射率的影响,并研究了导热系数和红外隐身性能之间的关系。 研究发现,涂层厚度和填料含量对涂层织物的红外发射率有着显著的影响。 当填料质量分数为70%时,得到的帐篷涂层织物的红外发射率可降至0.622,调节填料含量和涂层厚度,可以的得到红外发射率在0.622~0.932之间的帐篷涂层织物。 此外,发现导热系数对红外隐身性能也有一定的影响,红外隐身性能随着导热系数的增加而提高。 通过调节填料含量和涂层厚度制作不同红外发射率的涂层帐篷织物,放在不同背景下拍摄红外热成像图,发现涂层在不同的环境中均具有良好的伪装能力。     

高密度聚乙烯复合导热材料性能

将氮化硼(BN)与高密度聚乙烯(HDPE)熔融共混制备具较高导热性的HDPE/BN复合材料。通过断面形态观察、热学性能、流变性能、力学性能和导热性能研究,讨论了BN质量分数对复合材料性能的影响。结果表明,随着BN质量分数增加,BN颗粒逐渐聚集形成导热通道。当BN质量分数为30%时,复合材料的导热系数达到1.00 W/(m·K),与纯HDPE相比提高156%。同时复合材料的弹性模量提高75%,冷结晶温度提高1.5℃,熔体黏度和模量提高2倍。证明BN不仅改善了复合材料的流变性和冷结晶,还提高了复合材料的导热性和弹性模量。