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氮化硼:先進熱管理材料離不開的您
信息來源:本站 | 發(fā)布日期: 2024-04-03 08:50:54 | 瀏覽量:190594
電子元器件的高集成特別需要散熱好的材料,非常耀眼的聚合物導熱添加劑,氮化硼被認為是最理想的一種。然而,提高聚合物和氮化硼填充復合材料的導熱性能,遇到兩方面的障礙。一是填充劑和基體之間以及填充劑和填充劑之間界面間的阻礙;二是填充劑不能在基體內(nèi)良好分散,不…
電子元器件的高集成特別需要散熱好的材料,非常耀眼的聚合物導熱添加劑,氮化硼被認為是最理想的一種。然而,提高聚合物和氮化硼填充復合材料的導熱性能,遇到兩方面的障礙。一是填充劑和基體之間以及填充劑和填充劑之間界面間的阻礙;二是填充劑不能在基體內(nèi)良好分散,不僅不能有效改善導熱還降低了基體的力學性能。中科院深圳技術(shù)研究院和香港中文大學聯(lián)合署名,在Composites Communications 24 (2021) 100650發(fā)表文章,文章提出“構(gòu)筑三維網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)提高聚合物/氮化硼導熱性能”研究方案。
①導熱機理。
兩種導熱形式(聲子導熱和電子導熱)中,聚合物主要表現(xiàn)為聲子導熱。解釋聚合物/氮化硼填充復合材料導熱的兩種理論:一個是導熱路徑理論“The thermally conductive pathway theory”;二是逾滲理論“ The thermal percolation theory”。
②影響聚合物復合材料導熱的因素。
聚合物基體、填料以及它們之間的界面。基體方面有結(jié)晶度、分子鏈的取向、分子間作用力、聚合物加工參數(shù)、等等;填料本體導熱特性、添加量、粒度、分散性、取向;等等;界面之間的化學極性及分子間作用力。
③聚合物/氮化硼導熱復合材料加工。
作者提出構(gòu)筑三維網(wǎng)絡的加工方法對提高復合材料的導熱性能非常有效。這幾種方法分別是:
A. 熱壓。
熱壓制備的聚苯乙烯/聚丙烯/氮化硼三元復合材料熱導率在氮化硼含量為50 wt %時達到5.57 W/(m?K) 。
氮化硼經(jīng)偶聯(lián)劑改性,熱壓制備的聚合物/氮化硼/氮化鋁三元復合材料熱導率在氮化硼和氮化鋁含量為40 wt %時達到2.60 W/(m?K) 。
B. 真快輔助過濾。
采用真空輔助過濾制備的木質(zhì)素聚合物/氮化硼/天然橡膠三元復合材料熱導率在氮化硼含量為25 wt %時達到1.17 W/(m?K) 。
依照珍珠形態(tài),采用真空輔助過濾制備的聚乙烯醇/氮化硼復合材料熱導率在氮化硼含量為6 wt %時達到6.90 W/(m?K) 。
C. 模板自組裝。
采用模板自組裝制備的木質(zhì)素聚合物/氮化硼復合材料熱導率在氮化硼納米片含量為9.29 wt %時達到2.85 W/(m?K) 。
采用模板自組裝制備的環(huán)氧樹脂聚合物/氮化硼復合材料熱導率在氮化硼納米片含量為34 wt %時達到4.42 W/(m?K) 。
采用模板自組裝制備的環(huán)氧樹脂/聚二氟乙烯/氮化硼復合材料熱導率在氮化硼納米片含量為21 wt %時達到1.47 W/(m?K) 。
采用3D打印獲得了熱導率最高的聚合物/氮化硼復合材料。制備的聚合物氮化硼復合材料熱導率在氮化硼納米片含量為60 wt %時達到9.0 W/(m?K) 。
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