【填充型导热复合材料概述1100字】

参考文献填充型导热复合材料概述目录TOC\o"1-3"\h\u17258填充型导热复合材料概述 143961.1导热机理 1209641.2导热填料 2填充型导热复合材料是指采用不同的成型方式，比如溶液共混法、原位复合法、浸润固化法和直接共混法等，将导热填料与聚合物基体复合，制备得到的膏状、块状等多种形式的导热复合材料[3-5]。常见的制备流程如图1-1所示，导热填料经过一系列改性处理后，与聚合物基体混合并加工成型，然后可以直接应用到电子产品的实际生产过程中。图1-1Al2O3/PU复合材料的制备示意图[6]Figure1-1SchematicdiagramofthepreparationofAl2O3/PUcompositematerials[6]1.1导热机理机理探究可以为科学实践提供指引，想要制备具有高导热性能的导热复合材料，首先应该清楚导热复合材料的基本导热机理。导热复合材料中，聚合物基体的热量通过晶格和分子链的振动实现传递。同时，聚合物内部具有复杂的缠绕分子链结构，使得声子在传递时更加容易发生散射，降低了聚合物的导热系数[7]。金属填料内部具有许多自由电子，因此金属内部的热量主要靠电子传递。陶瓷材料和碳材料等主要依靠声子传递热量[8]。其中，石墨烯、碳纤维内部具有十分规整的晶格结构，相邻的碳原子之间强共价sp2键有利于声子在晶格平面上的传输。所以，其沿平面方向上的导热系数极高。同一种填料，当填充比例较低时，填料在聚合物基体内孤立分散，接触较少，这时，填料无法明显地提高聚合物的导热性能，因此复合材料的导热率较低。当填料填充量逐渐增加，填料之间的接触越来越多，此时，填料接触面会发生较多声子散射，这种广泛存在的声子散射会降低导热系数。当填充比达到渗滤阈值时，填料之间可以形成完整的连通结构，成为声子的传导网络，此时，导热复合材料的导热性能可以大大增加[9]。相同填充比下，填料的种类和尺寸也会影响导热率的大小，在控制成本的前提下，应尽量选择本身导热率高的导热填料。除此之外，大尺寸的导热填料增强导热率的效果优于小尺寸的导热填料。这是因为填充比相同时，大粒径的填料之间形成的接触界面少于小粒径填料，接触面少使得接触处的声子散射现象减少，从而使热阻降低，导热性能提高。所以，制备导热复合材料时应该综合考虑填料的种类、尺寸、形状和排布方式等因素。1.2导热填料导热复合材料通常包括金属材料、陶瓷材料和碳材料。金属材料拥有较为出色的导热性能，常用做填料的金属材料包括：银（Ag）、铜（Cu）、金（Au）和铝（Al）等。陶瓷材料价格低廉，同时，陶瓷材料的导热性能远远高于聚合物。常用做导热填料的诸如石墨、石墨烯、沥青基碳纤维、金刚石这几种碳材料，它们的导热系数可以达到500~3500Wm-1K-1，而炭黑和丙烯腈基碳纤维的导热系数只有7~174Wm-1K-1。表1-1中列举了常见的导热填料在室温下的导热系数。表1-1常见导热填料在室温下的导热系数Table1-1Thethermalconductivityofcommonfillers填料导热系数（Wm-1K-1）填料导热系数（Wm-1K-1）Ag417ZnO60Cu398Al2O330Au315CaO15Al240碳纳米管3000~3500Ni158石墨烯2000~5200Fe63金刚石2