填充型聚合物基导热复合材料

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1、填充型聚合物基导热复合材料徐睿杰雷彩红杨志广刘舜莉廖敦锃(广东工业大学材料与能源学院，广州510006)文摘简述了聚合物基导热复合材料的导热机理，总结了常用的导热模型及最新的模型研究进展，综述了影响聚合物基导热复合材料导热效果的因素，并展望了今后导热复合材料的研究方向。关键词聚合物，导热复合材料，热导率，导热填料FillingTypePolymer—BasedThermalConductiveCompositesXuRuijieLeiCaihongYangZhiguangLiuShunliLiaoDunzeng(FacultyofMaterialandEnergy，G

2、uangdongUniversityofTechnology，Guagzhou510006)AbstractThermalconductingmechanismofpolymer—basedcompositeisintroduced，summarizesthefactorsthatinfluencethethermaleffectissummarized，andtherutureresearchdirectionoftherma1conduc—tivecompositematerialsispredicted．KeywordsPolymer，Thermalconduc

3、tivecomposites，Thermalconductivity，Thermalconductingfillers0引言递主要靠无规排列的分子、原子的往复振动实现，在金属材料在常见的工业产品中被广泛用来制作某些晶体或非晶体中(如玻璃)，在一定温度下光子也导热和散热器件，但其在满足导热需求的同时也存在能起到热传递的作用。质量较大、不耐化学腐蚀等缺点。随着工业生产和科1．2聚合物基复合材料的导热机理学技术的进步，质轻、易加工成型、耐化学腐蚀、具有就聚合物基体而言，相比金属和无机材料，高聚优良的电绝缘性和化学稳定性等都是人们对导热材物内无自由电子，因此热传导载体主要为声

4、子]。基料提出的新要求_1]。高分子材料具有价格低廉、易成体材料的导热性能与是否含有极性基团及极性基团型、力学性能良好的优点，同时能通过注塑的方式制的偶极化程度相关]。同时，在常温下聚合物基体处成各种形状的产品且无需二次成型及表面处理，从而于玻璃态，分子链之问相互缠结，分子链不能运动，只大大降低了制品的成本。但是高分子材料大多是热能产生链节和基团的振动，因此也难以通过分子振动的不良导体，通过填充导热填料提高高分子材料的导传递能量，达到传热的效果。因此对于聚合物基导热热性已成为近年来研究热点之一，本文主要介绍了填材料而言，对导热性能起主要作用的是填料而不是基充型聚合物基

5、导热复合材料研究进展。体，导热填料之间能否实现相互连接形成导热网络或1热传导机理网链是能否实现其导热的关键。1．1固体材料热传导机理1．3导热模型热传导过程是一个复杂的热扩散过程。一般认诸多研究者将填料理想化为粒子或纤维状填料为在固体内部进行热传导的载体有3种：声子、电予、提出了一系列导热模型来预测复合体系的热导率，其光子。在晶体中，热量的传递是靠排列整齐的晶粒的中大部分研究集中在两相体系中，如Maxwell～热振动来描述的，即常说的声子传递，但是在金属晶Eucken、Nielsen、Agari模型等j。体中。对热传导起到主要作用的是自由电子，此时声Wang等人[6研

6、究了CNTs／玻璃纤维／不饱和树子起的作用大多可以忽略不计；在非晶体中，热的传脂导热复合材料，用Nielsen模型对热导率进行了预收稿日期：2011-05—17；修回日期：2011—07—29基金项目：2010年广东省大学生创新项目：402102125作者简介：徐睿杰，1986年出生，硕士研究生，主要从事导热功能高分子复合材料的研究工作E宇航材料工艺http：／www．yhelgy．com2011年第6期测，结果显示预测值远小于实验结果，这样的理论偏导率，并用三维热阻模型与基于两相介质建立的Es—差主要由于Nielsen模型忽略了填料的几何形态和helby模型进行了预

7、测对比，随着填料填充体积的变粒径对热导率的贡献，忽视了填料取向对热导率的贡化，热导率的预测值与实验数据相符。近年来，对导热理论模型的建立已不再单一的考献。Aliaafari[制备了PVC／SWNT纳米复合材料，虑填料的物性或导热通路的建立，更多的研究者已将研究了填料体积分数对复合材料导热性能的影响，结眼光集中在相界面热阻、三维导热网络的形成等方果发现填充了3．65vol9／6的SWNT后，热导率由1增面，新的导热模型的准确性正在逐步提高。至1．5w／(m·K)。同时研究者利用Nielsen模型拟2复合材料导热性能的影响因素合了SWMT的热导率，结果显