随着电子封装技术的小型化、电子芯片等多种技术的发展,电子器件的散热要求越来越高。高分子复合材料具有工艺简单、重量轻、耐化学性好等优点,在热管理中被采用。然而,高分子材料本身的导热系数并不高,因此寻找提高高分子材料导热系数的方法也变得越来越重要,以此为课题的研究也逐渐增多。越来越多的研究表明,构建二维网络结构、三维复合骨架、添加高导热填料是提高高分子复合材料导热系数的有效途径。在此次研究中,通过热丝化学气相沉积的方法在碳化硅颗粒表面沉积了纳米晶金刚石晶粒,并以此新型的类藤壶结构为填料、以PVDF高分子为基体制备了一种新型杂化结构的高分子复合材料。1.热丝化学气相沉积设备的主要工艺参数有:甲烷/氢气浓度比、热丝丝距、热丝设备功率以及沉积时间等。通过每次改变热丝化学气相沉积设备的某一个参数,同时保持其他参数不变,来探究以碳化硅颗粒为基底沉积纳米晶金刚石的工艺。通过扫描电子显微镜(SEM)来观察沉积于碳化硅颗粒表面的物质以及对其进行拉曼光谱分析,最终确定了以5%的甲烷浓度、四根平均每根1000 W功率的热丝、7.5 mm的热丝到沉积基底表面的丝距以及两次分别为3 h的沉积时间为最终填料制备所需要的工艺。2.通过对最佳工艺所制备的新型类藤壶结构填料的SEM图像进行粒径尺寸统计,确定了所使用的的碳化硅颗粒的平均尺寸为11.2 μm,所沉积的金刚石颗粒平均尺寸为0.5 μm。对该填料进行聚焦离子束切割后在透射电子显微镜下进行分析,发现碳化硅颗粒的0.256 nm的晶面间距以及金刚石0.206 nm的晶面间距与β-碳化硅和纳米晶金刚石所一致。类藤壶填料的拉曼光谱则进一步揭示了所沉积金刚石的结晶度及强度。在拉曼光谱上可以清晰地看到处于1140 cm-1的金刚石特征峰、处于1332 cm-1的由sp3杂化形成的碳材料的D峰以及处于1580 cm-1的由sp2杂化形成的碳材料的G峰。且对该填料进行TGA-FTIR分析可以得知,在750℃时填料失去的质量正为所沉积的金刚石氧化生成CO2而造成的,因此所丢失的9.22%的质量即为金刚石所占的新型填料的质量。3.以DMF为溶剂将PVDF基底以及填料分散混合,旋转蒸干溶剂后将所得溶质热压成型以得到最终的高分子复合材料。对该复合材料进行导热性能的探究可以得知,复合材料的导热系数随着填料含量的增高而增加。含有70 wt.%新型类藤壶结构填料的ND@SiC/PVDF复合材料的导热系数为2.39 W m-1 K-1,相比较纯高分子材料而言其导热系数增加了 1132%。而有着同样填料含量的SiC/PVDF复合材料的导热系数为1.48 W m-1 K-1,也比不上新型类藤壶结构填料所制备的高分子复合材料。对纯高分子材料、SiC/PVDF高分子复合材料以及ND@SiC/PVDF复合材料同时进行加热,并用红外热像仪对其表面温度进行测量,可以发现ND@SiC/PVDF复合材料有着最快的升温速率,在同一时间段后所达到的温度也最高。本次工作也为制备金刚石填料的导热高分子复合材料提供了新的思路,为提高高级封装材料中散热材料的导热性能提供了新的可能。