【摘 要】
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随着现代电子设备不断集成化、小型化,对器件散热的需求也越来越高,解决大功率器件高效散热已成为当前一项重要研究任务。研究用于散热领域聚合物基复合材料的散热性能是至关重要的。文献表明3D热网络结构可以更有效地改善基于聚合物热界面材料（TIM）的传热性能,因此本论文以碳基材料（松针衍生碳（PNDC）、碳纳米纤维（CNF））为填料,构建高度取向化的导热骨架,制备不同结构的复合材料,并对复合材料的导热性能进
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随着现代电子设备不断集成化、小型化,对器件散热的需求也越来越高,解决大功率器件高效散热已成为当前一项重要研究任务。研究用于散热领域聚合物基复合材料的散热性能是至关重要的。文献表明3D热网络结构可以更有效地改善基于聚合物热界面材料（TIM）的传热性能,因此本论文以碳基材料（松针衍生碳（PNDC）、碳纳米纤维（CNF））为填料,构建高度取向化的导热骨架,制备不同结构的复合材料,并对复合材料的导热性能进行研究。具体工作如下:1.通过简单碳化方法制备了松针衍生碳（PNDC）,在700℃的条件下烧结2个小时,它显示出良好的导热性能。系统的结构表征表明,这种衍生碳本身具有良好排列、相互连接的网状结构和通道状的微观结构,这有利于界面接触。通过真空渗透技术制备Ag/PNDC/环氧树脂复合膜,结果表明与纯环氧树脂(0.187 W m-1K-1)相比,该复合物的导热性能(0.537 W m-1K-1)得到了很大的提高。2.结合静电纺丝法、电化学沉积法和低温烧结法制备了碳纳米纤维/银薄膜（CNF/Ag）和以CNF/Ag为填料的导热复合材料。静电纺丝技术可以有效构建高长径比和排列有序的纳米复合纤维。通过低温烧结将电化学沉积的Ag颗粒完全涂覆在纳米纤维上。结合两者的优点,本研究以CNF/Ag为导热骨架制得了具有低界面热阻（ITR）和高导热率的填料。结果表明,CNF/Ag薄膜具有高达55.37 W m-1K-1的超高面内热导率,当填料CNF/Ag薄膜的含量为7.8 wt%时,复合材料不仅能够保证良好的机械性能,而且复合材料面外热导率高达1.69 W m-1K-1。3.通过静电纺丝法与真空渗透技术制备碳纳米纤维/氮化硼纳米管（CNF/BNNT）-硅胶复合材料,研究了填料结构对复合材料导热性能的影响。分析对比发现,相较于纯CNF为填料的复合材料,CNF/BNNT-硅胶更有利于热量的传递。当CNF/BNNT含量为9.1 wt%时,复合材料的面外热导率高达1.98 W m-1K-1。上述研究表明,在聚合物基体中构建有序导热填料骨架能够有效的提高复合材料面外热导率,三种复合材料利用不同的填料通过垂直有序排列以及高速静电纺丝法制备导热骨架,为声子传热提供有效的通道,从而达到提高复合材料导热性能的目的。三种复合材料在集成电路散热中适用于要求填料含量比较低的场合。
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