石墨烯基三维组装体的可控制备及其在导热复合材料中的应用研究

作     者：马经博 

作者单位：宁波大学 

学位级别：硕士

导师姓名：周旭峰;梁洪泽

授予年度：2017年

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

主      题：导热复合材料 石墨烯 氮化硼 热导率 绝缘性 

摘      要：导热复合材料作为填充于热源与散热器之间用于热传输的材料,对电子元器件的正常运行和使用寿命有着重要影响,因此具有高热导率的导热复合材料的制备成为导热领域的重要研究课题。石墨烯的热导率高达5300 W/(m·K),是目前已知材料中热导率最高的,同时其拥有质轻、比表面积高、结构稳定、机械性能好等优点成为目前最理想的导热填料之一。然而,采用传统共混方法难以实现石墨烯在高分子基体中的均匀分散,不利于构建高效的导热网络。同时,共混方法也难以控制石墨烯导热网络的结构,无法发挥石墨烯各向异性的导热特性。针对上述问题,本论文提出了通过自组装预先构筑基于石墨烯的三维导热网络,以制备具有高热导率的导热复合材料的研究思路。论文的主要研究工作如下:1、通过乙醇和水混合溶剂挥发诱导石墨烯自组装,构建石墨烯三维导热网络,进而通过树脂灌注,获得具有高热导率的导热复合材料。研究了在石墨烯三维组装体的制备过程中石墨烯的浓度、混合溶剂中乙醇和水的体积比、挥发温度等条件对三维组装体结构的影响,以及三维组装体的微观结构、密度等对复合材料导热性能的影响。结果表明,该方法不仅保证了石墨烯良好的分散,而且能够在一定程度上实现石墨烯在高分子基体中的定向排列,从而可以获得具有优异导热性能的石墨烯基导热复合材料2、以氧化石墨烯和氮化硼为前驱体,通过水热方式构筑石墨烯与六方氮化硼复合三维导热网络。研究了制备过程中石墨烯与氮化硼的质量比对导热网络结构的影响,同时探索了石墨烯与氮化硼之间的协同效应,以及氧化石墨烯与氮化硼的质量比对复合材料的导热性能和绝缘性能的影响。结果表明,石墨烯与氮化硼的复合并用提升了体系的导热性能,同时与单纯使用石墨烯相比,赋予了导热复合材料更好的绝缘性能。