填充型硅橡胶导热复合材料的制备及其性能研究

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1、填充型硅橡胶导热复合材料的制备及其性能研究Fabricationandpropertiesoffillingtypethermal江苏大学专业硕士学位论文摘要近年来，随着高功率密度电子器件散热问题的日益加剧，高分子基复合导热材料的研究吸引了越来越多的关注。已有研究结果表明，增加复合材料中高热导率填料的比例将有利于形成导热网络，从而显著提高材料的导热系数。但同时该方法也会显著改变复合材料的力学性能，导致材料的可加工性能严重下降等问题。为了减小导热填料对复合材料力学性能的影响，本文以Ni纤维、Ni片、氮化铝(A1N)和碳纳米管(CNT)为导热填料，着重探讨了低含量填料下，不同填料对复合

2、材料的导热、电学及力学性能的影响规律。分别选取Ni纤维和Ni片作为导热填料填充硅橡胶基体，制得硅橡胶导热复合材料。着重探讨了复合材料在固化过程中外加诱导磁场对不同镍基填料的分布及复合材料热导的影响规律。研究表明，外加磁场可使两种镍基填料在硅橡胶基体中呈线状分布；随着Ni纤维和Ni片添加量的增加，桂橡胶导热复合材料的热扩散系数逐步增加；Ni片/硅橡胶复合材料的导热性能优于相同体积下Ni纤维/硅橡胶复合材料的导热性能。选取具有两种不同粒径的AIN(CNT)作为导热填料制备了A1N/桂橡胶复合材料（CNT/桂橡胶复合材料)。探讨了填料颗粒度对复合材料导热性能的影响规律。研究结果表明，随着

3、两种不同粒径填料含量的增加，硅橡胶基复合材料的热导率相对于无填料的硅橡胶有了一定的提高；其热导率低于相同填充体积下单一粒径填料填充材料的热导率，这是因为不同粒径配比的导热填料没有有效形成导热网络，只是以孤立的粒子状态分布于硅橡胶基体中。选取Ni纤维、Ni片、A1N和CNT四种粒子为导热填料制备了二元、三元、四元硅橡胶复合材料，并用磁场诱导磁性导热填料，系统研究了填料种类及分布对复合材料导热及力学性能的影响。研究结果表明：在未加磁场的情况下，四元复合材料的导热性能好于相同体积含量下三元复合材料的导热性能，说明通过优化填料的种类、形状、比例及分布可以有效提高在低填料体积下的热导率。关键

4、词：硅橡胶；导热；Ni纤维；Ni片；氮化铝；碳纳米管I江苏大学专业硕士学位论文填充型硅橡胶导热复合材料的制备及其性能研究ABSTRACTInrecentyears,moreandmoreattentionshavebeenpaiedtothepolymer-basedcompositesduetotheincreasingdissipationproblemsarisingfromthehighpowerdensityelectronicdevices.Previousstudiesindicatethattheincreasingproportionofthermalconduc

5、tivefillersinthecompositeswillbebeneficialinformingtheconductivenetworkofthermalconductivity,andhenceincreasingthethermalconductivityofthecomposites.However,itwillsignificantlyaffectthemachinabilityofthematerial,andthereforebringseriouslyprocessingproblems.Inordertoreducingtheinfluenceofthemec

6、hanicalpropertiesofthecomposites,Nifiber,Niflake,aluminumnitride(AIN)andcarbonnanotube(CNT)wereobtainedasthermalconductivefillerofthesiliconerubberbasedcomposite,andtheirthennalconductivity,electricalpropertiesandmechanicalpropertiesofthecompositeswithlowfillercontentswerestudied.WechoseNifibe

7、randNiflakeasthermalconductivefillerfilledsiliconerubbermatrix,makingthethermalconductivecompositesofsiliconerubber,andemphaticallydiscussedtheeffectsofexternalmagneticfieldonthedistributionofinduceddifferentnickel-basedfillersandthethe