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氮化硼/聚二甲基硅氧烷复合材料制备及其导热性能研究(2)

时间:2022-03-01 22:44来源:毕业论文
复合材料的主要应用领域有:①航空航天领域。由于复合材料耐高温,轻质高强,可用于飞机壳体、卫星天线及支撑部件等的合成。②汽车工业。由于复合

复合材料的主要应用领域有:①航空航天领域。由于复合材料耐高温,轻质高强,可用于飞机壳体、卫星天线及支撑部件等的合成。②汽车工业。由于复合材料具有突出的振动阻尼特性、抗疲劳破坏性好,故可用于制造汽车壳体、承力部件等。③化工、纺织和机械制造领域。将具有良好化学稳定性的碳纤维添加到基体中得到的典型复合材料,可用于制造化学机械装置、打印机、精密仪器等。④医学领域。如碳纤维复合材料,因CNTs的缘故,常具有抵抗X射线的特性,可用于合成医用X光机等。

1。1  研究背景

聚硅氧烷是最常用的有机硅材料中的一种,由于它独特的结构(主链为Si-O键且该键键长较长,Si-O-Si键角较大),兼备了无机与有机材料的性能,并具有无毒无味、绝缘隔热、耐温范围广、表面张力低、不易燃、化学惰性等众多优异特性,普遍应用于各行各业,例如电子封装、机械润滑、除泡、防潮等。

在军事、汽车、和航空航天产品应用的微电子器件中,微小而强大的核心区产生巨大的热量,容易导致设备故障。特别是对于便携式易弯曲微电子应用装置,基质如纸张、玻璃和塑料都有一个非常低的导热系数。例如,塑料为0。23 W/(m·K),而传统纸张的导热系数极低,为0。03 W/(m·K)。因此,在装置设计方面,热量耗散、增加这些基质的导热系数的问题亟待解决。目前在航空航天设备中的组分选择加入铝合金,通常其热导为130 W/(m·K);然而,铝合金的密度对此应用十分不利[2]。此前有报告将轻量级导热材料如碳纳米管、石墨烯等进行复合。这些单个纳米材料由于有限声子散射和较高的声子速度,具有超高的导热系数。单壁碳纳米管在室温下的导热系数是3500 W/(m·K),单层石墨烯为2000 -4000 W/(m·K),BN为2000 W/( m·K)。不同于碳纳米管或石墨烯,BN为介电常数为3-4的绝缘体,因此在高功率电子产品和显示器的热管理方面应用广泛,而碳纳米管和石墨烯是不可能的。然而传统BN纳米材料的导热系数只有大约5 W/(m·K)。最近的一项研究[3]证明了基于环氧树脂的笼型倍 半硅氧烷修饰氮化硼纳米管(BNNT)复合材料(BNNT含量为30 wt %,25℃)的导热系数为2。7 W/(m·K)。较低的导热系数是由于BNNT在复合材料中的随机分布,而且热绝缘环氧树脂进一步阻碍了声子传输。注意,基于薄膜的BN是导热和电绝缘的,这对电介质在复杂和大功率的微电子或集成设备的应用是很有前途的。 

1。2  聚二甲基硅氧烷概述

1。2。1  聚硅氧烷的分类

聚硅氧烷是一种疏水类的有机硅材料,在药品、日化用品、食品建筑等各领域均有应用,其衍生物达数百种,常用的聚硅氧烷主要有:聚二甲基硅氧烷,氨基硅氧烷,聚甲基苯基硅氧烷,环甲基硅氧烷等。

1。2。2  聚二甲基硅氧烷的性质及应用

聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane,PDMS)包含主链为Si-O键且呈螺旋型的特殊结构,为无色或浅黄色液体,无味,透明度高,柔软且弹性好,容易从模板上取出而不会损坏自身和模板;具有耐热性、耐寒性、黏度随温度变化小、表面张力小、透光性为透光率100%等优点。PDMS的化学惰性、绝缘性和憎水性优异,并具有很高的抗剪切能力,可在-50℃~200℃下长期使用。此外还广泛用作绝缘润滑、防震、防油尘、介电液体和热载体,以及制作脱模剂,油漆,化妆品,医疗器械[4],抛光产品[5],耐磨涂料[6],表面活性剂[7],光伏组件封装材料[8]等等。

当代电子电器行业的迅猛发展,要求电子元器件和电子设备多功能、强性能化,并向既小、又轻、还薄的方向发展。伴随着电子设备封装技术的精密化,散热问题不容轻视。如果热量不能被及时散出,设备的温度将迅速上升,这会直接影响其可用时长[9]。但是聚二甲基硅氧烷的致命缺陷恰恰在于其导热性差,使其在这方面应用极大地受到限制。文献综述 氮化硼/聚二甲基硅氧烷复合材料制备及其导热性能研究(2):http://www.youerw.com/cailiao/lunwen_90406.html

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