双粒度AlN颗粒增强环氧树脂基复合材料导热性能数值模拟.pdf

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1、第42卷第2期塑料工业2014年2月CHINAPLASTICSINDUSTRY·75·双粒度AIN颗粒增强环氧树脂基复合材料导热性能数值模拟蔚永强，汪涛，朱亚林，程稳昌(南京航空航天大学，江苏南京211106)摘要：采用ANSYS软件，对随机排布的氮化铝(A1N)颗粒填充型环氧基导热复合材料的导热性能进行有限元仿真，研究了A1N颗粒添加量、级配填充对复合材料导热性能的影响规律，通过实验验证了导热模拟结果的有效性。最后获得最优化的填料配方设计方案。关键词：环氧树脂；有限元仿真；氮化铝填料；导热复合材料；热导率DOI：1

2、0．3969／j．issn．1005—5770．2014．02．018中图分类号：TQ323．5文献标识码：A文章编号：1005—5770(2014)02—0075—04ThermalConductivityNumericalSimulationofDouble-sizedAlNParticleReinforcedEpoxyCompositesWEIYong—qiang，WANGTao，ZHUYa。lin，CHENGWen—chang(NanjingUniversityofAeronauticsandAstronau

3、tics，Nanjing211106，China)Abstract：Thethermalconductivityoftherandom—arrangedA1Nparticle—filledepoxycompositeswasnumericallysimulatedusingANSYSsoftware．Theeffectoffillercontentandsizedistributiononthermalconductivityofthecompositeswasstudiedaswel1．Itwasfoundthat

4、thesimulatedresultsagreewellwiththeexperimentalone．Finally．theoptimizedfillerformulationsolutionswereobtainedbasedonbothsimulatedandexperimentalresults．Keywords：EpoxyResin；FiniteElementSimulation；A1NFiller；ThermallyConductiveCompositeMaterial：ThermalConductivit

5、y导热高分子复合材料作为热管理材料，广泛应用基复合材料的导热性能的影响，本文采用ANSYS有于国防建设和国民经济中的各个领域¨I4J。目前高限元分析软件对双粒度A1N颗粒级配增强丁腈橡胶导热复合材料主要是通过在聚合物中添加高导热填增韧环氧基填充型导热绝缘复合材料的导热性能进行料，然后共混获得。环氧树脂具有优异的粘接、电绝模拟，用具体实验结果对部分导热模拟配方设计进行缘、易成型加工等优点，是目前常用的导热高分子复验证，评估导热模拟的准确性与不同级配比时导热模合材料基体E5-6]。由于氮化铝(A1N)电绝缘性好，拟在环氧

6、封装材料配方设计中的适用性。膨胀系数低，机械强度和硬度高，导热性优异且无1ANSYS导热模拟建模思路毒，常被用作高导热填料J。提高材料热导率的1．1有限元模型方法很多，其中大小颗粒混合堆积的多级尺度填充方有关颗粒填充复合材料导热性能的三维有限元模式较为普遍，但由于多级尺度填料对复合材料热导率型不多，所建主要包括球形填料和立方体形填料填充影响的复杂性，相关的理论模型并不能获得准确而适聚合物模型。填充型高导热绝缘复合材料热导用的最优填料级配填充比例，目前普遍的方法率由基体和填料粒子共同作用，将不同粒径粒子进行是采用ANS

7、YS有限元分析软件建立一个能够正确描复配填充，小颗粒能够进入大颗粒无法占据的空间，述复合材料三维结构的模型，以此来研究在外载荷作存在于大颗粒之间的间隙中，可使填料颗粒之间能够用下复合材料内部的场物理量卜¨J。致密堆砌，从而形成导热通路，提高复合材料热导为了能够更好地预测多级尺度填充对填充聚合物率。力学性能方面，小粒径粒子的表面原子的不饱和作者简介：蔚永强，女，1988年生，硕士研究生，研究方向为高性能复合材料。wyongqiang1988@163．con第42卷第2期蔚永强，等：双粒度A1N颗粒增强环氧树脂基复合材料

8、导热性能数值模拟·77·试仪测试材料热导率，参照ASTMD5470。5-．3结果与讨论●3．1填充量对复合材料热导率的影响旦●≥在导热复合材料中，填料粒子间形成导热性的链曲状或网状的结构态，即所谓的导热网链，才会使得复霰合材料的热导率大大提高。图5为复合材料热导率与A1N填充量的关系曲线。由图5可以看到，随着填料含量的增加，热导率的模拟值增大。