三維導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)筑及其橡膠復(fù)合材料研究
發(fā)布時間：2021-10-30 03:21
隨著電子設(shè)備不斷向高功耗、微型化、集成性發(fā)展,其能量密度大幅提高,隨之帶來越來越嚴(yán)峻的散熱問題;失效的熱管理將導(dǎo)致設(shè)備卡頓、電路破壞,埋下嚴(yán)重的安全隱患。設(shè)計制備高性能的散熱材料來保障電子元器件可靠運行已經(jīng)成為未來電子技術(shù)發(fā)展的主要瓶頸之一。而導(dǎo)熱橡膠復(fù)合材料是其中極為關(guān)鍵的成員,在航空航天、電子電器、軍工裝備、通信、LED照明顯示等領(lǐng)域發(fā)揮著不可替代的作用。本論文以超高熱導(dǎo)率、高柔性、多功能性等為性能目標(biāo),基于微-納導(dǎo)熱填料三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的構(gòu)筑這一設(shè)計思路,實現(xiàn)了多種不同類型高性能導(dǎo)熱橡膠復(fù)合材料的制備及其“結(jié)構(gòu)-性能”研究,為新型導(dǎo)熱橡膠復(fù)合材料的發(fā)展提供理論支撐和技術(shù)指引。主要創(chuàng)新性研究內(nèi)容和結(jié)果總結(jié)如下:1.針對傳統(tǒng)導(dǎo)熱橡膠復(fù)合材料高密度、難加工等問題,受“果凍”制造的啟發(fā),以可得然膠作為凝膠劑,采用水相泡沫模板法制備了三維氮化硼（3D BN）水凝膠,直接對其熱空氣干燥成功構(gòu)筑了 3D BN氣凝膠——3D BN導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò);最后真空浸漬硅橡膠得到3D BN-PDMS復(fù)合材料。采用X射線斷層掃描技術(shù)直觀觀察到復(fù)合材料中BN網(wǎng)絡(luò)的微觀空間分布。所得復(fù)合材料在低BN含量（25.4 wt%）...
【文章來源】：北京化工大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：202 頁
【學(xué)位級別】：博士
【部分圖文】：
圖１－１?（ａ）第一代計算機；（ｂ）聯(lián)想新款高性能、高便攜性筆記本電腦Ｔｈｉｎｋ?Ｐａｄ?Ｃａｒｂｏｎ?ＸＩ；??（ｃ）華為海思新一代５?ｎｍ芯片；（ｄ）早期電話；（ｅ）華為高性能折疊屏概念手機；（ｆ）英特爾??微處理器的熱設(shè)計功率和晶體管數(shù)量的時間表⑶；（ｇ）華為公司自研面向“５Ｇ”的巴龍５０００基??帶芯片；（ｈ）蘋果公司超高性能臺式機及其（ｉ）滿功率運行狀態(tài)下熱紅外成像圖??
過填補１Ｃ芯片和散熱器接合時產(chǎn)生的微空隙??及表面凹凸不平的孔洞，排除其中的空氣，從而降低界面熱阻提高熱傳遞效率，是熱??管理中極其關(guān)鍵的材料［７］（圖ｌ－２ｂ）。??／〇＼?Ｈ＃ａｔ?ｆｌｏｗ??痛??Ｌａｍｉｎａｔｅ?——??一??——＾１??（ｂ）?在界面層的溫度梯度變化??／ｌｔ?ｚ?？??熱界面材料（Ｔｈｅｒｍａ丨丨ｎｔｅｒｆａｃｅ?Ｍａｔｅｒｉａｌｓ）?溫度??ＢＬＴ—邊界層厚度（Ｂｏｕｎｄａｒｙ?Ｌａｙｅｒ?Ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ）??圖１－２?（ａ）電子封裝結(jié)構(gòu)［６］；?（ｂ）熱界面材料的工作原理示意圖［７］??３??
常是熱的不良導(dǎo)體，具有極其低的熱導(dǎo)率（一般小于０．３?Ｗ（ｍ?Ｋ）），通常很難滿足ＴＩＭ??的使用需求。由于本征型高導(dǎo)熱聚合物的設(shè)計極為困難，因此，目前填充高導(dǎo)熱填料??提升聚合物熱導(dǎo)率是簡單有效的方法，己經(jīng)被廣泛應(yīng)用［８］。高導(dǎo)熱填料通常包括陶瓷??填料（如氧化鋁、氮化鋁、氮化硼等），金屬填料（銀、銅等）還有近年來研究火熱的??碳納米填料（石墨烯、碳納米管等）。由于填充了高導(dǎo)熱填料，導(dǎo)熱高分子復(fù)合材料通??常具備不錯的熱導(dǎo)率，能夠滿足導(dǎo)熱界面材料的要求。??［１．?’?（ｍｍ??圖１－３導(dǎo)熱高分子復(fù)合材料的應(yīng)用領(lǐng)域??Ｆｉｇｕｒｅ?１－３?Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ?ｏｆ?ｔｈｅｒｍａｌｌｙ?ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ?ｐｏｌｙｍｅｒ－ｂａｓｅｄ?ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ??圖１－３總結(jié)了幾類典型導(dǎo)熱高分子復(fù)合材料應(yīng)用領(lǐng)域。可以看出，除了應(yīng)用于前??述的固－固界面?zhèn)鳠釓娀奶畛洳牧稀獰峤缑娌牧贤�，�?dǎo)熱高分子復(fù)合材料在新興??柔性電子器件、ＬＥＤ照明顯示、電池系統(tǒng)等的熱管理中也不可或缺作為一類新型??的具有良好綜合性能的導(dǎo)熱材料，導(dǎo)熱高分子復(fù)合材料在許多方面己經(jīng)替代傳統(tǒng)的金??４??
【參考文獻】：
期刊論文
[1]Modified graphite filled natural rubber composites with good thermal conductivity[J]. Junping Song,Lianxiang Ma,Yan He,Haiquan Yan,Zan Wu,Wei Li. Chinese Journal of Chemical Engineering. 2015(05)
本文編號：3465948
【文章來源】：北京化工大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：202 頁
【學(xué)位級別】：博士
【部分圖文】：
圖１－１?（ａ）第一代計算機；（ｂ）聯(lián)想新款高性能、高便攜性筆記本電腦Ｔｈｉｎｋ?Ｐａｄ?Ｃａｒｂｏｎ?ＸＩ；??（ｃ）華為海思新一代５?ｎｍ芯片；（ｄ）早期電話；（ｅ）華為高性能折疊屏概念手機；（ｆ）英特爾??微處理器的熱設(shè)計功率和晶體管數(shù)量的時間表⑶；（ｇ）華為公司自研面向“５Ｇ”的巴龍５０００基??帶芯片；（ｈ）蘋果公司超高性能臺式機及其（ｉ）滿功率運行狀態(tài)下熱紅外成像圖??
過填補１Ｃ芯片和散熱器接合時產(chǎn)生的微空隙??及表面凹凸不平的孔洞，排除其中的空氣，從而降低界面熱阻提高熱傳遞效率，是熱??管理中極其關(guān)鍵的材料［７］（圖ｌ－２ｂ）。??／〇＼?Ｈ＃ａｔ?ｆｌｏｗ??痛??Ｌａｍｉｎａｔｅ?——??一??——＾１??（ｂ）?在界面層的溫度梯度變化??／ｌｔ?ｚ?？??熱界面材料（Ｔｈｅｒｍａ丨丨ｎｔｅｒｆａｃｅ?Ｍａｔｅｒｉａｌｓ）?溫度??ＢＬＴ—邊界層厚度（Ｂｏｕｎｄａｒｙ?Ｌａｙｅｒ?Ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ）??圖１－２?（ａ）電子封裝結(jié)構(gòu)［６］；?（ｂ）熱界面材料的工作原理示意圖［７］??３??
常是熱的不良導(dǎo)體，具有極其低的熱導(dǎo)率（一般小于０．３?Ｗ（ｍ?Ｋ）），通常很難滿足ＴＩＭ??的使用需求。由于本征型高導(dǎo)熱聚合物的設(shè)計極為困難，因此，目前填充高導(dǎo)熱填料??提升聚合物熱導(dǎo)率是簡單有效的方法，己經(jīng)被廣泛應(yīng)用［８］。高導(dǎo)熱填料通常包括陶瓷??填料（如氧化鋁、氮化鋁、氮化硼等），金屬填料（銀、銅等）還有近年來研究火熱的??碳納米填料（石墨烯、碳納米管等）。由于填充了高導(dǎo)熱填料，導(dǎo)熱高分子復(fù)合材料通??常具備不錯的熱導(dǎo)率，能夠滿足導(dǎo)熱界面材料的要求。??［１．?’?（ｍｍ??圖１－３導(dǎo)熱高分子復(fù)合材料的應(yīng)用領(lǐng)域??Ｆｉｇｕｒｅ?１－３?Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ?ｏｆ?ｔｈｅｒｍａｌｌｙ?ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ?ｐｏｌｙｍｅｒ－ｂａｓｅｄ?ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ??圖１－３總結(jié)了幾類典型導(dǎo)熱高分子復(fù)合材料應(yīng)用領(lǐng)域。可以看出，除了應(yīng)用于前??述的固－固界面?zhèn)鳠釓娀奶畛洳牧稀獰峤缑娌牧贤�，�?dǎo)熱高分子復(fù)合材料在新興??柔性電子器件、ＬＥＤ照明顯示、電池系統(tǒng)等的熱管理中也不可或缺作為一類新型??的具有良好綜合性能的導(dǎo)熱材料，導(dǎo)熱高分子復(fù)合材料在許多方面己經(jīng)替代傳統(tǒng)的金??４??
【參考文獻】：
期刊論文
[1]Modified graphite filled natural rubber composites with good thermal conductivity[J]. Junping Song,Lianxiang Ma,Yan He,Haiquan Yan,Zan Wu,Wei Li. Chinese Journal of Chemical Engineering. 2015(05)
本文編號：3465948
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