高导热绝缘复合材料的研究
复合材料的热导率与热稳定性研究
复合材料的热导率与热稳定性研究在现代科技和工程领域中，复合材料因其独特的性能组合而备受关注。
其中，热导率和热稳定性是评估复合材料性能的关键指标，对于材料在高温环境下的应用具有重要意义。
首先，让我们来了解一下什么是复合材料。
复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法组合在一起而形成的一种新型材料。
这些不同的材料在性能上相互补充，从而使复合材料具备了单一材料所无法达到的优异性能。
热导率是指材料传递热量的能力。
对于复合材料而言，其热导率的大小取决于多种因素。
其中，组成材料的热导率是一个重要的基础因素。
例如，如果一种复合材料由高导热的材料（如金属）和低导热的材料（如聚合物）组成，那么整体的热导率将受到这两种材料比例和分布的显著影响。
材料的微观结构也对热导率起着关键作用。
在复合材料中，界面的存在会对热传递产生阻碍。
如果界面结合不良或者存在空隙，热流在传递过程中就会遇到更多的阻力，导致热导率降低。
此外，材料内部的晶体结构、孔隙率等微观特征也会影响热导率。
热稳定性则是指材料在高温环境下保持其物理和化学性能稳定的能力。
在实际应用中，许多复合材料需要在高温条件下工作，例如航空航天领域的发动机部件、电子设备中的散热元件等。
如果材料的热稳定性不足，可能会发生变形、分解、氧化等不良现象，从而影响其性能和使用寿命。
为了提高复合材料的热导率和热稳定性，研究人员采取了多种策略。
一种常见的方法是优化材料的组成和配比。
通过选择具有高热导率和良好热稳定性的材料，并合理调整它们在复合材料中的比例，可以在一定程度上改善整体性能。
对复合材料的微观结构进行调控也是一个重要的方向。
例如，通过采用特殊的制备工艺，如定向凝固、热压等，可以使材料内部的结构更加有序，减少界面缺陷，从而提高热导率和热稳定性。
另外，添加增强相也是一种有效的手段。
例如，在聚合物基复合材料中添加碳纤维、石墨烯等高导热的增强相，可以显著提高材料的热导率。
高导热聚合物基复合材料研究
高导热聚合物基复合材料研究随着我国电力企业的发展，以及电子技术的不断进步，其中设备的发热问题的也越来越迫切。
而为了能够有效缓解或解决这一问题，进行有效的散热便成为了主要研究方向。
而聚合物憑借着较低的成本以及优秀的性能而成为了学者们下主要研究的目标。
标签：高导热;聚合物基;复合材料引言：现阶段，电子及电力设备的功率越来越大，而设备的尺寸却不断的在减小，在特高压交流和直流系统中这种情况尤为明显。
而这一情况也导致了设备的散热性能出现了严重的缺陷，对设备寿命产生了不利的影响。
而随着高导热聚合物基复合材料的运用则能够很好地提高材料导热性，解决了设备散热问题。
新型材料的开发和制作技术的发展也都对复合材料的微观设计开发商提供了参考价值。
一、聚合物材料的导热性能从宏观的角度看，热传递效果是通过微观粒子的活动所产生，而材料的微观结构不同，导热性能也存在差异。
分子与分子的相互作用也是热量进行传递的主要途径，热量在固态材料中的传递则是依靠电子和光子等传热介质来做到的，固体物质的不同，其导热介质也存在差异。
其中，金属的导热介质通常为电子，并且是自由电子，他们不会受到约束，能够做到相互之间自由碰撞，以此来做到对热量的高效传递。
在无机非金属以及绝缘材料中，很少会有自由电子，而电子传热则不能解释其中的热传递效果，而其中的导热效果其实是通过晶格振动来做到的。
在量子理论中，将晶格振动进行量子化，运用声子概念，以此来解释这两种材料内部的导热过程，也就是声子热扩散活动。
材料的散热效果直接决定了其导热性能，而物质导热率的计算一般情况下都是以德拜方程来运算。
在该方程中，表示材料的体积比热容，而则代表声子运动效率，为声子的平均运动行程。
通过该方程可以得出结论，材料的导热性主要被声子的平均自由行程所左右。
无机非金属材料因为其内部的晶体构造有着比较高的声子平均自由行程，所以通常导热性能较高。
多数聚合物材料的分子结晶程度普遍较低，并且晶体的结构没有规律可循，非晶区的存在以及材料制作中的不足都可能会致使声子的散射被影响，进而使材料内部的声子热扩散效应被约束，导热性较差。
材料的导热性和绝缘性研究
建筑行业：建筑物的外墙、屋顶等使用保温材料，能够有效地隔绝室内外的热量交换， 提高居住的舒适度。
导热性与材料的其他性质的关系
导热性与材料的比热容有关， 比热容越大，导热性越差。
导热性与材料的热膨胀系数 有关，热膨胀系数越大，导
热性越好。
设备性能提升：通过改进材料的导热性和绝缘性，可以提高设备的性能和稳定性，延长使用寿 命。
安全性增强：对材料的导热性和绝缘性的深入了解有助于提高设备的安全性，减少火灾和电击 等事故的发生。
新材料研发：导热性和绝缘性研究可以推动新材料研发，为未来科技发展提供更多可能性。
对人类生活的影响和贡献
提高能源利用效率：导热性和绝缘性研究有助于优化能源传输和分配，降低能源损失， 提高能源利用效率。
优势：综合分析法可以对材料的导热性和绝缘性进行全面、准确的评估，避免了单一性能指 标评价的局限性。
应用范围：适用于各种不同类型的材料，包括金属、非金属、复合材料等。
Part Six
材料的导热性和绝 缘性的未来研究方
向
新材料的设计和研发
绝缘材料的研究：保障电力 安全
探索新型导热材料：提高能 源利用效率
导热性与材料密度有关，密 度越大，导热性越好。
导热性与材料的分子结构有 关，分子结构越紧密，导热
性越好。
Part Three
绝缘性
绝缘性的定义和原理
绝缘性的定义：指材料在电场作用下，不导电的性能。 绝缘性的原理：材料内部自由电子极少，正负电荷中心不重合，对外不显电性。 影响因素：材料的分子结构、温度、湿度等。 绝缘材料的应用：电线绝缘层、电器设备外壳等。
物质的种类：不 同物质导热性不 同
导热高分子复合材料的研究与应用
导热高分子复合材料的研究与应用作者：张超来源：《科协论坛·下半月》2013年第11期摘要：社会发展以及工业的发展给工业领域带来了更多改革的可能性，人们对工业产品的功能也提出了更高的要求。
对于导热材料，由于其导性能较好，但是无法满足绝缘的条件。
因此，一种能够中和绝缘性与导热性功能的导热高分子复合材料应运而生，满足了当前生产生活的要求的同时也需要不断在其基础上进行深层次的探索，发挥其在社会各个领域的最大作用，得到最佳的经济效益。
关键词：导热高分子复合材料研究应用中图分类号：TB332 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）011-070-02从上世纪40年代以来，人类对于高分子复合材料的研究已经有将近70年的历史，并且在工业材料应用领域得以普遍应用。
但是，随着经济的发展、科技的进步，人们在导热材料应用程度与范围方面提出了更高的要求，不仅仅是满足于传统材料的单一性能，而是对材料优良的综合性能寄予了更高的期望，如用在化工生产以及废水处理的热交换器一方面要有良好的导热能力，另一方面又要能够耐化学腐蚀、耐高温；相应地在电子电气领域，随着集成技术以及组装技术方面的迅猛发展，电子元件以及逻辑电路的占地空间也越来越小，所以传统的高分子复合材料就不仅仅是需要良好的导热的功能，还要能够具备一定的绝缘能力。
但是，由于受到传统工艺的限制，复合材料大部分属于导热性能良好的金属材料，往往不耐腐蚀，当前的技术为了克服导热材料的耐腐蚀性而采用了合金技术以及进行防腐涂层的技术，同时，复合材料的耐热性却降低了。
由于传统导热材料无法满足人们对于工业生产中的应用，因此，新型导热高分子复合材料应运而生，人们更多地将其应用于各个领域。
如何提升导热高分子材料的综合功能成为了工业领域乃至社会各界的重要研究课题。
1 对于导热高分子复合材料的课题研究现状1.1 导热高分子复合材料的运作原理声子、光子以及电子是固体形态内部的导热介质。
高导热金刚石Cu复合材料研究进展
高导热金刚石Cu复合材料研究进展
高导热金刚石/铜（Diamond/Copper）复合材料是一种具有高导热性能的材料，由金刚石颗粒和铜基体组成。
这种复合材料结合了金刚石的优异导热性和铜的良好导电性，具有广泛的应用前景。
以下是关于高导热金刚石/铜复合材料研究的一些进展：
1. 制备技术：制备高导热金刚石/铜复合材料的主要方法包括电化学沉积法、热压法、高压高温法和黏结剂法等。
这些方法可以在金刚石颗粒和铜基体之间形成牢固的结合，并实现优异的导热性能。
2. 导热性能：高导热金刚石/铜复合材料具有出色的导热性能，可以达到甚至超过单晶金刚石。
金刚石颗粒的高导热性能和铜基体的良好导电性使这种复合材料能够有效传导热量，具有广泛的热管理应用潜力。
3. 界面热阻：金刚石颗粒和铜基体之间的界面热阻是影响高导热金刚石/铜复合材料导热性能的重要因素。
研究者通过界面改性、介入层和界面强化等方法来减小界面热阻，以提高导热性能。
4. 织构控制：研究者通过优化工艺和添加适当的添加剂，以控制金刚石颗粒在铜基体中的分布和方向，从而改善复合材料的导热性能。
例如，添加剂可以调节金刚石颗粒的尺寸、形状和分散性，以实现更均匀的导热路径。
5. 应用领域：高导热金刚石/铜复合材料在热管理领域有广泛的应用前景，例如半导体封装材料、电子器件散热器、高功率电子器件、激光器冷却器和热电模块等。
总体而言，高导热金刚石/铜复合材料的研究一直是一个活跃的领域。
通过不断优化制备工艺和界面控制技术，希望能够进一步提高复合材料的导热性能，扩大其在热管理应用中的应用范围和效果。
导热高分子复合材料的研究与应用进展
相互作用并在体系中形成类似链条与网状的导热网链， 当导
热 网链 的方 向与热流方 向一致 的时候 ， 热阻最小 、 导热性 能
最好 ； 反之则最差 Ｊ 。
１２ 导 热 高 分子 复合 材 料 的导 热理 论 模 型 ．
理 和化工生产 的热交换 器既需要具有导热能力 ， 又要求耐高
温、 耐化学腐蚀 。然而传统 的导热材料多 为导热性较好的金 属材 料 ， 由于金属 材料不 耐腐蚀 ， 使其 在某些领 域 的应 用受 到 限制 ， 目前采用 的防腐涂层技术和合金技术 虽然提高了金 属 的耐腐蚀 能力 ， 大大降低 了其导热性 。在 复合 材料 科学 却 领域 ， 来越多 的高性 能功能化材料应用 于工业生产 中。导 越 热高分 子复合 材料具 有优 良的综合性 能 ， 如耐化学 腐蚀 、 耐
Ｇ— — 填料 形成导热链 的难易程度因子 ；
．
聚合 物材料 的热导 率很小 。为 了使 聚合 物具 有更好 的热导 率， 可通 过以下两种方式进行改性 ： 第一 ， 合成具有高热导率 的聚合物 。如采 用 良好导热性能 的聚苯胺 等 ， 通过 电子导热 机 制实 现导热 ； 或者合 成具有 完整结 晶性 的聚合物 ， 通过 声 子实 现导热 。第 二 ， 采用 高热导率 物质填充 聚合物 ， 制备 聚 合物基 导热复 合材料 。如氮化铝 （ Ｎ）碳纤维 填充环 氧树 Ａ１ 、
范伟 ， Leabharlann 热高分子复合材料的研究与应用进展 等：
１１ ０
导热 高 子复合 材料的研 究与应 用进展 分
范 伟 冯 刚 赵 加 伟
３ ６０ ２ ０） １ （ 浙江工业职业技术学院 ， 绍兴 ３ ２０ ） （ ００ １ 浙江省岱山县职业技术学校 ， 舟山
复材安康
高导热C/C复合材料的发展现状摘要:综述了高导热C/ C 复合材料的研究现状及进展。
分析了C/C 复合材料的热物理性能及影响其热导率的因素,关键词:C/C 复合材料，热导率，碳纤维，导热机理1、前言随着现代工业水平、国防技术的高度发展, 新材料、新技术的研究和开发对于国防科技和武器装备的发展有着决定性的意义。
在一些特殊的应用领域,对材料有着特殊而苛刻的要求。
通讯卫星用高功率密度器件, 核聚变装置用面对等离子体材料在运行过程中会产生和积累大量的热量 , 为保证设备的稳定运行, 需要将产生的热量及时导出, 因而对材料的热传导性能提出了很高的要求。
航天飞行器的许多电子部件需要在40-60 ℃的环境温度下正常工作, 因此仪器运行过程中产生的热量必须及时导出。
又如在某些大型装置的发电机排气管的设计中, 为了将发电机产生的热量排出车体外, 阻止热量传递到车体上, 要求排气管沿轴向的导热率高, 而沿径向的导热率低。
C/C 复合材料以其优异的低密度、高导热性、低膨胀系数和高温高强度等性能成为目前最佳的高导热候选材料 , 并已成功应用在飞行器发电机的喷嘴、热装配燃烧室、飞机刹车副等航空航天领域。
在这些领域中, 环境温度的变化范围从接近零度到数千度, 作为结构材料或防热材料使用的C/C 复合材料能否适应其工作环境的变化, 主要取决于其热物理性能。
2、 C/C复合材料的导热机理材料内部存在温度梯度时, 热能将从高温区流向低温区, 这一过程称为热传导。
材料的传热能力用导热率来表示。
对于C/ C 复合材料, 碳原子的晶格振动是材料热传导的基础。
晶格振动可用格波来描述, 格波分为声频支和光频支, 在温度不太高时, 热量传导主要由声频支承担, 光频支的能量很小, 可以忽略不计。
根据量子理论, 晶格振动的能量是量化的, 于是把声频支格波的量子称为学声子。
这样, 材料中的热能的传播就可看成是声子以弹性波的形式进行, 即C/ C 复合材料中的热传导是声子相互作用的结果, 其导热率可以表示为 :λ＝A∫C﹙ψ﹚·υ·L﹙ψ﹚·dψ⑴其中υ是声子的速度, 只与材料的密度和弹性力学性能有关, 而C/ C 复合材料在1000℃以内不发生蠕变, 因此υ可视为常数,单位体积热容C 和声子平均自由程L 是声子振动频率ψ的函数。
高导热金属基复合材料的制备与研究进展
高导热金属基复合材料的制备与研究进展摘要：随着电子器件芯片功率的不断提高，对散热材料的热物理性能提出了更高的要求。
将高导热、低膨胀的增强相和高导热的金属进行复合得到的金属基复合材料，能够兼顾高的热导率和可调控的热膨胀系数，是理想的散热材料。
本文对以 Si、 SiCp、金刚石、鳞片石墨为增强相的铜基及铝基复合材料的研究进展进行了总结，并就金属基复合材料目前存在的问题及未来的研究方向进行了展望。
关键词：制备；研究进展；金属复合材料提升相和基体原材料的润滑性对复合材料的热性能有很大影响。
除此之外，基体中加强相的趋向和分布、复合材料的相组成和微观结构也会影响到原材料的导热系数。
为了防止复合材料中加强相分别不匀、趋向不匀等问题造成导热系数降低，在挑选复合材料制备方式时，应充分考虑各种方法的优缺点，并完善相关工艺指标，就可以获得导热系数最理想的金属基复合材料。
现阶段，铜基和铝基复合材料的制备技术大概可以分为固相法和液相法两类。
固相法有热压烧结法、高温高压烧结法和等离子放电烧结法等，液相法有搅拌铸造法和熔渗法等。
一、热压烧结法热压是制备复合材料传统的方式，主要加工工艺是将基体与加强相粉末混合匀称，然后放入磨具中增加工作压力，除气后升温至固相线环境温度下，在空气、真空泵及保护气中致密化，产生复合材料。
热压烧结法是金属基复合材料的重要制备方式，此方法的优势是生产出的复合金属质量稳定，加强相和金属粉占比可调。
可是，缺陷非常明显，烧结必须使用磨具，无法制备外观繁杂、尺寸大的金属基复合材料，且工艺成本高。
Goryuk 研发了电子元件基材使用于SiC/Al复合材料的压合工艺流程之中，通过隔热保温时间与压力对SiC/Al复合材料相对密度和导热系数产生的影响。
通过Goryuk的研究最佳的制备参数为：烧结环境温度700摄氏度、烧结工作压力20 MPa、隔热保温时长1 h、保护气为N2。
选用该加工工艺所得到的复合材料导热系数为240 W m-1K-1。
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高导热绝缘复合材料的研究Ξ张志龙1) 吴 昊2) 景录如1)(中国地质大学材料科学与化学工程学院1) 武汉 430074)(华东交通大学信息工程学院2) 南昌 330013)摘 要:综述了高导热绝缘复合材料的导热机理和常用的导热理论模型,介绍了基体材料和填料的研究进展,复合技术的进展及其在电子、电机行业的应用前景。
关键词:高导热;绝缘;复合材料;应用中图分类号:TQ330Study of the High Thermal Conductivity and Electrical Insulation CompositeZhang Zhilong1) Wu H ao2) Jing Luru1)(College of Material Science and Chemical Engineering,CU G1),Wuhan 430074)(School of Information Engineering,East China Jiaotong University2),Nanchang 330013)Abstract:The heat conduction mechanism and normally used theoretical models of high thermal conducting and electrical insu2 lating composite are summarized in the paper.The progress in the polymer material,filler and the fabricated techniques is intro2 duced,otherwise,the prospect of such materials applied in electronic field and electromotor is presented and predicted K ey w ords:high thermal conductivity,electrical insulation composite,application.Class number:TQ330 随着高分子材料在各行业应用的日渐普及,人们对其综合性能的要求不断提高。
在当代电子信息技术革命的浪潮中,电子电气材料领域急需导热绝缘材料来散发集成电路中产生的大量的热,使电子元件在合适的温度下稳定工作,延长使用寿命。
导热绝缘材料用于电机行业时,可有效地降低电机绕组的温升,减小电机体积并增大功率输出[1-3]。
到目前为止,还没有一种高分子材料同时具有导热性和绝缘性,国内外的研究都集中于将某种导热绝缘的无机填料掺杂到具有特定要求的高分子材料中,得到高导热绝缘复合材料。
本文将论述影响复合材料导热和绝缘的因素,并介绍国内外的理论和应用研究状况。
1 高导热绝缘复合材料导热机理及理论模型 热传导过程采取扩散形式。
固体中,热能的载荷者包括电子,声子(点阵波)和光子(电磁辐射)大多数聚合物,都是饱和体系,无自由电子,所以热能载荷者是声子。
如何利用各种手段以使体系中的导热网络最大程度上形成而达到有效的热传导,获得高导热性体系,许多研究者曾提出各种模型对不同形状填料(粉末,粒子,纤维等)填充的导热材料的导热率进行预测。
如Maxwell、Bruggeman、Eucken、Nielsen和Cheng-Vochen的两相模型理论,以及其它的一些模型理论如Russell、Jefferso和Peter2 son等。
Sundstron.D.W将以上某些理论模型与实验结果相比较,发现它们有不同的偏差,如: Bruggeman和Cheng-Vochen的理论有4.5%的偏差,Maxwell则有10.6%的偏差,Peterson有10.8%的偏差[4-7]。
以上理论所讨论的填充量一般集中在0～10vol%(低填充)或10%～30vol%(中等填充),A2 gari.Y等[8]提出了一种新模型,对高填充以及超高填充的导热材料进行了研究。
Agari.Y提出的新理论模型认为,在那些填充的聚合物体系中,若所有填充粒子聚集形成的传导块与聚合物传导块总第150期2005年第6期 舰船电子工程Ship Electronic EngineeringVol.25No.6 36 Ξ收稿日期:2005年3月21日,修回日期:2005年4月13日在热流方向上是成行的,则复合材料导热率最高;若是成列的,则复合材料的导热率为最低,由于考虑了粒子的影响因素,并假定分散状态是均匀的,得到了理论等式:1gk =V f C 21gk f +(1-V f )・1g (C 1kp )其中,C 1为影响结晶度和聚合物结晶尺寸;C 2为形成粒子导热链的自由因子;k 为复合材料的导热率;kp 为聚合物的导热率;k f 为粒子的导热率;V f 为粒子的填充体积分数。
V.P.Privalko [9]等认为以上模型一般都假设两相界面是无限薄的,并没有考虑相界面区对导热性能的影响,因而预测结果必然会产生偏差。
据此,他提出了一种“计算型模型”———逐步平均法(SSA ),并作出了较为理想的预测。
有限元法引入热传导给计算复合材料的热导率带来了方便,Md.R.Isalam [10]等利用有限元法计算了碳纤维填充聚合物复合材料的横向(垂直于碳纤维)热导率,并作了合理的解释。
由于纤维填充的效果更好及独特的各向异性,因此关于纤维填充复合材料的导热模型,有更多的研究[4],[11],[12]。
I.H.Tavman ,H.Akmcl [12]研究了玻璃纤维增强高密度聚乙烯(HDPE )的横向导热系数,比较实验数据和Rayleigh ,geometric mean ,Spring &Tsai ,Halpin -Tsai 等模型的预测值,发现误差范围在2%以内,但何种模型更适合预测不同纤维填料含量,特别是高k f /k p 比的复合材料的导热系数,还需要进一步研究。
图1 高分子复合材料的导热模型2 基体材料与无机填料的研究影响填充聚合物复合材料导热绝缘性能的因素主要包括聚合物基体,填料及其两相界面的结构与性能。
2.1基体材料的研究作为导热绝缘复合材料基体材料,应具有如下性能:①本征绝缘,具有较高的导热系数。
导热系数高的基体树脂都是结构规整,结晶度高的聚合物:对于绝缘型的高分子材料来说,材料的导热系数取决于含极性基团的多少和极性基团偶极化的程度,这种极化所需的时间为10-9s 左右。
如聚酰亚胺所含的极性基团多,且较易极化,其导热系数为0.37W/(m ・k ),在有机薄膜中最高。
聚四氟乙烯无极性,其导热性就差,为0.25W/(m ・k )。
Luc Langer ,Denis Billaud [13]等研究了拉伸和退火PPS薄膜的热导,探讨了结晶度对热导率的影响,证实外界的定向拉伸和模压,可以提高其导热系数。
②聚合物本身有良好的力学性能。
③聚合物可加工性能良好,适合于高质量分数填充。
满足这些要求的聚合物如表1所示:表1 300K 时聚合物基体材料的性能[15]材料密度(g/cm 3)k[W/(m ・k )]抗拉强度MPa 冲击强度kj/m 2HDPE 0.9510.40519～23 1.7～28LDPE 0.9180.3058～11-PP 0.9110.24133～3730～150PA -6 1.1460.35559～697～12PA -66 1.1500.33159～695～10POM 1.4320.40245～6533～100PVC-0.17034～44122.2填料的研究2.2.1导热绝缘填料的选择高导热绝缘复合材料的填料,主要是固体氧化物(Al 2O 3,MgO ,BeO 等)和一些二元化合物(SiC ,AlN ,BN 等)。
金属粉末,石墨等导电物质虽然导热率很高,但其作为填料会使复合材料的绝缘性能降低,不适合作为导热绝缘填料。
潘大海,刘梅等[15]研究Al 、Al 2O 3、SiC 和AlN 四种导热填料对R TV 硅橡胶性能的影响,发现填充铝粉的R TV 硅橡胶击穿电压只有4千伏。
但如以绝缘层完全包覆导电物质,则仍然可以得到导热绝缘复合材料,但导热性能会比较差。
表2 几种填料的导热系数材料名称K[W/(m ・k )]金刚石2000硼氮立方体1309硼氮六方体40～120碳化硅25～100四氮化三硅50氧化铍370三氧化二铝25～40氮化铝150氧化镁25～50 当填料与基体间导热系数比超过100:1时,复合材料的导热性只会再有微小的增加[4],[6]。
因此,即使用导热系数比较小的填料,也可以得到高导热系数的复合材料。
但导热材料自身的导热性能也不能太低。
但导热材料自身的导热性能也不能太低。
Ravindra Mangal ,N.S.Saxena 等[17]研究732005年第6期 舰船电子工程 了菠萝纤维增强酚醛树脂(PF)的导热性能,用transient plane source技术测量了其导热率,结果沮丧地发现任何填充含量的菠萝纤维/PF复合材料的导热率都没有增加,相反随着填充量的增加有减小的趋势,主要是因为菠萝纤维自身的热导率太低。
常用导热绝缘填料的导热系数如表2示。
2.2.2填料对导热绝缘复合材料的影响填料的种类,粒径,形态,表面易润湿程度,掺杂分数,自身的导热性能等对导热绝缘复合材料具有重要的影响。
使用粒径不同的粒子,让填料间形成最大的堆砌度,可获得较高的导热性。
理想情况下,复合材料的导热性可达到基质的20倍。
汪倩[18]等人研究了Al2O3,SiC两种导热绝缘填料的粒径分布对室温硫化硅橡胶的导热性能和粘度的影响。
当用多种粒径导热填料进行填充时,填料的搭配对提高导热性能和降低粘度有很大的影响,当粒径分布适当时可同时得到最高的导热系数和最低的粘度。
Yunsheng Xu,D.D.L.Chung等[19]研究了AlN晶须(或粒子),SiC晶须(或粒子)/聚偏氟二乙烯(PVDF)或环氧树脂(EP)复合材料的导热性能。
当AlN晶须与AlN粒子之比为1:25.7,总填充体积分数为60%,基体为PVDF时,复合材料最大的导热系数为11.5W/(m・k)。
当AlN粒子作为唯一的填充材料时,其粒径为115um时,导热系数最大,孔洞随着粒径增大而增加。
表面硅化处理的AlN粒子/环氧的热导增加,主要是因为粒子的改性降低了界面的热阻。
当表面硅化改性的AlN 粒子作为唯一填料并且填充体积分数为60%时, AlN粒子/环氧复合材料的热导率达到11.0W/ (m・k)。
晶须和粒子以合适的比例联合使用比单独使用有更高的热导率和热膨胀系数。