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导热室温硫化硅橡胶的研究进展

合成橡胶工业 2007年第6期30卷 475-478页

作者：周玲娟王庭慰南京工业大学材料科学与工程学院高分子系江苏南京210009

介绍了导热室温硫化硅橡胶的导热机理及导热模型,分析了室温硫化硅橡胶的导热性能及综合性能,并概述了国内外导热室温硫化硅橡胶的研究现状。指出通过填充不同粒径分布的填料或对填料进行适当的表面处理,可以制备高导热室温硫化硅橡胶。

关键词：室温硫化硅橡胶导热填料导热机理综述

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热传导聚合物基复合材料的研究进展

化工新型材料 2003年第2期31卷 45-48页

作者：叶昌明陈永林杭州华电华源环境工程有限公司浙江310012

本文主要介绍了聚合物基复合材料的导热机理 ,以及预测二相体系复合材料热导率的理论模型方程。同时介绍了聚合物基导热材料的 3种类型及其具体应用。

关键词：聚合物基复合材料导热机理热传导聚合物基复合材料研究进展填充

单板散热系统用高导热聚合物基复合材料制备工艺研究

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单板散热系统用高导热聚合物基复合材料制备工艺研究

作者：孙春燕河南工业大学

学位级别：硕士

随着电子电器集成技术和组装技术的快速发展,电子元器件的发热量越来越大,对聚合物基导热复合材料的需求越来越高。本文以电子元器件单板所用聚合物基导热复合材料为研究对象,通过熔融共混法制备出聚合物基导热复合材料,研究了单板散热... 详细信息

随着电子电器集成技术和组装技术的快速发展,电子元器件的发热量越来越大,对聚合物基导热复合材料的需求越来越高。本文以电子元器件单板所用聚合物基导热复合材料为研究对象,通过熔融共混法制备出聚合物基导热复合材料,研究了单板散热用高导热聚合物基复合材料的制备工艺,制备出符合电子元器件单板散热用的聚合物基复合材料,并对电子元器件的单板进行合理化结构设计。通过Ansys有限元分析软件对单板进行散热分析,以达到以聚合物基导热复合材料替代传统单板的目的。本文给出了单板的选材和合理化结构设计,以期望达到实际应用的目的。主要工作如下：1.导热系数模型的修正。以Maxcell模型为研究基础,以Bruggeman模型和Fricke方程为依托,推导出适合高填充量聚合物基复合材料的导热模型。本文采用逐级增加少量填充粒子量的方法,对Maxcell方程进行微分再积分,推导出了同时考虑粒子形状和界面热阻的新型导热模型的方程。2.导热填料的表面改性处理工艺。本文采用偶联剂对氧化镁(Mg0)表面进行改性处理,并对其进行红外光谱和扫描电子显微镜的形貌表征,得出了水解后的硅烷偶联剂对Mg0表面改性处理效果最佳：采用酸化方法对碳纤维(CF)进行表面改性处理,并对其进行扫描电子显微镜的形貌表征。3.聚合物基导热复合材料的制备工艺。采用熔融共混的方法,利用SJ-35双螺杆挤出机挤出造粒,制备出聚合物基导热复合材料。对聚合物基复合材料进行热性能、力学性能的测试并通过扫描电子显微镜(SEM)对其进行形貌表征。结合实验数据,分别从填充量、填料种类、复配比例和粒径大小四个方面对聚合物基导热复合材料进行性能分析;并通过修正后的导热模型进行理论值的计算,与实验值进行对比。4.单板的结构设计及有限元分析。根据热力学第一定律推导出热传导控制方程,给出了其应用的初始条件和边界条件。通过在单板上设计肋片的方法,增大散热面积,来提高散热效率。可以计算出单板的表面传热系数、热流密度、肋片效率、导热热阻及热流量。把Pro/e做出的单板模型导入到Ansys中进行导热模拟分析。

关键词：单板散热导热复合材料改性导热机理有限元分析

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导热硅橡胶的性能与应用

化工新型材料 2002年第12期30卷 11-13页

作者：李胜方湖北省化学研究所武汉430074

概述了导热硅橡胶的优良性能及导热填料配方。

关键词：导热硅橡胶性能应用导热填料导热机理

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FTO玻璃薄膜的电与热性能研究

FTO玻璃薄膜的电与热性能研究

作者：陈晓斌燕山大学

学位级别：硕士

本论文以化学气相沉积(CVD)法制备掺杂氟的二氧化锡(FTO)和磁控溅射法制备的氧化铟锡(ITO)镀膜玻璃为实验样品,研究了玻璃薄膜材料的电学特性和热辐射特征,从材料学角度分析了玻璃镀膜的导热微观机理以及影响因素——基体和膜层对其导... 详细信息

本论文以化学气相沉积(CVD)法制备掺杂氟的二氧化锡(FTO)和磁控溅射法制备的氧化铟锡(ITO)镀膜玻璃为实验样品,研究了玻璃薄膜材料的电学特性和热辐射特征,从材料学角度分析了玻璃镀膜的导热微观机理以及影响因素——基体和膜层对其导热的影响,讨论了样品的光学、电学以及热学性质的关联性。用XRD、XRF测定了薄膜的结构、成分;用UV-3150、FT-IR、四探针电阻仪、表面光度仪和椭偏仪等仪器分别测量了样品的紫外-可见-近红外反射率和透射率、中红外透射率和反射率、表面电阻、多层膜的厚度;运用多功能物理参数测试仪(PPMS)的AC电输运性质测量系统选件测定了样品的I-V曲线、霍尔系数,进而计算了样品的交流电阻率、载流子浓度以及迁移率,运用其热输运性质测量系统选件测定了样品的导热系数。研究结果表明,FTO薄膜的主要成分为SnO2,光学过渡层的主要成分为SiO2,薄膜的导电性完全是由顶层膜决定的,其中F的掺杂量小于0.92 mol%,薄膜的结构为四方金红石结构,而对照用ITO薄膜的主要成分为In2O3,其中Sn的掺杂量为8.75 mol%,结构为立方铁锰矿结构;分析表明,玻璃基体和薄膜过渡层的导热机制可用声子导热机理来解释,FTO和ITO薄膜中声子导热起主要作用,而在同一系列样品中电导率越高,热导率越低;与FTO薄膜相比,ITO薄膜中金属子和氧元素原子量差别更小、结构对称因素强、薄膜结构致密且膜层厚,因此ITO薄膜的导热系数大于FTO薄膜;薄膜材料对光辐射的吸收率高,吸收的光子数多,导热系数也大;在不考虑对流导热的影响时,在相同测试条件下,同一样品的导热系数随辐射率的增大而线性减小,对于FTO薄膜拟合公式为:k=0.89969-0.0186×E,对于ITO薄膜拟合公式为:k=1.04995-0.0178×E。

关键词：掺杂氟的二氧化锡薄膜氧化铟锡薄膜导热系数导热机理声子导热辐射率

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碳纳米管—水纳米流体重力热管传热性能研究

碳纳米管—水纳米流体重力热管传热性能研究

作者：郑立国浙江大学

学位级别：硕士

随着科学的迅速发展和技术的不断进步，设备逐渐小型化而热负荷大大增加，对强化传热技术的要求越来越高，传统的通过扩展表面等方法强化传热已很难满足一些特殊条件下的传热和冷却要求。大量实验表明：将纳米级固体颗粒加入到传统液体... 详细信息

随着科学的迅速发展和技术的不断进步，设备逐渐小型化而热负荷大大增加，对强化传热技术的要求越来越高，传统的通过扩展表面等方法强化传热已很难满足一些特殊条件下的传热和冷却要求。大量实验表明：将纳米级固体颗粒加入到传统液体工质形成的新型传热工质一纳米流体能明显改善传统液体工质的传热性能。在这样的背景下，本文对碳纳米管一水纳米流体的导热性能及在重力热管中的传热性能做了较详细研究。首先，本文采用混酸法和阿拉伯法两种方法制备了碳纳米管—水纳米流体。对这两种方法制得的纳米流体的稳定性进行了测试，这两种碳纳米管—水纳米流体在中性条件下有很好的稳定性，试管中静置4个月没有明显沉淀。混酸法碳纳米管—水纳米流体的稳定性稍好于阿拉伯胶法碳纳米管—水纳米立体的稳定性。粘度测试结果表明：混酸法碳纳米管—水纳米流体粘度与水接近，阿拉伯胶法碳纳米管—水纳米流体粘度约为水的二倍。然后，采用瞬态双热线法对两种方法制得的纳米流体的导热系数进行了测定。结果表明两种方法制得的碳纳米管—水纳米流体导热系数大于基液水的导热系数。体积浓度3％的阿拉伯胶法碳纳米管—纳米流体的导热系数比水增加12.7％。体积浓度3％混酸法碳纳米管—水纳米流体的导热系数比水增加7.1％。碳纳米管—水纳米流体导热系数随浓度的增加而增加，随温度的升高而增加。同温度下，同浓度的阿拉伯胶法碳纳米管—水纳米流体的导热系数大于混酸法碳纳米管—水纳米流体的导热系数。最后，本文制作了以碳纳米管—水纳米流体为工质的紫铜热管，搭建了以水为冷却手段的两相闭式热管实验台。对以碳纳米管—水纳米流体为工质的热管进行了传热性能测试。结果表明，纳米流体稳定性对热管传热性能影响较小，当热管传输功率大于300w时，稳定性更好的％的混酸法碳纳米管—水纳米流体热管热阻比同浓度的PH=2的混酸法碳纳米管—水纳米流体热管热阻稍低。纳米流体的制备方法影响碳纳米管—水纳米流体为工质的热管热阻，热管传输功率在100W-500W范围内阿拉伯胶法碳纳米管—水纳米流体热管热阻低于混酸法碳纳米管—水纳米流体热管热阻。传输功率在100W-700W时混酸法纳米流体热管热阻稍大于水热管热阻，阿拉伯胶法纳米流体热管热阻比水热管热阻小。另外，本文对纳米流体在传热领域的研究进展做了总结，对纳米流体的稳定机理、强化导热机理、碳纳米管—水纳米流体在热管中的传热机理做了理论探讨。本文的研究工作受到了浙江省自然科学基金(Y105010)的资助。

关键词：纳米流体强化传热碳纳米管重力热管混酸阿拉伯胶稳定性导热机理

Ag/MWCNTs复合材料的制备及用于提高低温电子浆料导热性的研究

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Ag/MWCNTs复合材料的制备及用于提高低温电子浆料导热性的研究

作者：厉彦超昆明理工大学

学位级别：硕士

为提高高性能电子设备的使用寿命,需要解决设备运行时的散热问题。低温电子浆料作为一种性能优越的热界面材料(TIM),能够很好的填充散热器件与发热器件接触界面之间存在的间隙,降低接触热阻,实现高效电子冷却,是解决散热问题的很好选择... 详细信息

为提高高性能电子设备的使用寿命,需要解决设备运行时的散热问题。低温电子浆料作为一种性能优越的热界面材料(TIM),能够很好的填充散热器件与发热器件接触界面之间存在的间隙,降低接触热阻,实现高效电子冷却,是解决散热问题的很好选择。目前,为了获得具有改善导热性及良好可印刷性的TIM,已经开发了由环氧基质中的各种颗粒(如金属、陶瓷等)组成的复合材料,而银/碳纳米管(Ag/MWCNTs)复合材料是实现更好热传导及高热导率的理想材料,逐渐成为TIM领域的研究热点。与金属和陶瓷相比,一维结构的多壁碳纳米管(MWCNTs)具有高比表面积、高拉伸强度和韧性、良好的导热性和导电性等性质,在微电子及复合材料领域有着广泛应用。此外,由于金属Ag具有很好的导热性和导电性,在MWCNTs表面上沉积Ag可以使两者之间产生协同效应,进一步改善MWCNTs的性能。然而,在Ag/MWCNTs复合材料的研究中,如何在MWCNTs表面上沉积高分布密度、尺寸均匀及分散性较好的银纳米粒子(Ag-NPs)一直是研究难点。同时,MWCNTs容易团聚,在制备Ag/MWCNTs复合材料之前,需提高其分散性,减少缠结。本文介绍了两种制备Ag/MWCNTs复合材料的方法,即分别使用碳酸氢铵(NHHCO)及碘(I)对MWCNTs进行表面改性,提高其表面活性,然后使用不同的分散剂及还原剂,通过简单的化学方法制备Ag/MWCNTs复合材料,并用于低温电子浆料的改性。Ag/MWCNTs复合材料的微观形貌和光谱分析表明,氨基官能化MWCNTs及碘化MWCNTs后所制备Ag/MWCNTs复合材料,Ag-NPs都能以较高的分布密度较为均匀地分布在MWCNTs表面上,但相比而言,碘化MWCNTs后制备的Ag/MWCNTs复合材料效果更好,使用电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)测出Ag/MWCNTs复合材料中的银含量约为22.4%。将获得的Ag/MWCNTs复合材料(1 wt%)添加到银-环氧树脂浆料中,制备出改性的低温电子浆料。场发射扫描电子显微镜(FESEM)、热导率、电阻率及热重分析(TG)分析表明,Ag/MWCNTs复合材料能够使片状银粉之间更好的连接在一起,将浆料的热导率从约0.735 W/m K提高到约1.275 W/m K,具有热稳定性,同时浆料的电阻率值降低,但在25-600℃的温度范围内具有更多的重量损失。此外,对低温电子浆料的导热机理研究表明,将Ag/MWCNTs复合材料添加到银-环氧树脂浆料中后,浆料体系具有不连续的填料网络,MWCNTs表面上附着的Ag-NPs能够在固化过程中促进MWCNTs与片状银粉之间的界面结合,减少界面热阻,使导热通路增多,提高热导率。总体而言,在低温电子浆料中添加Ag/MWCNTs复合材料后可以显著提高浆料的导热性,同时Ag/MWCNTs复合材料具有改善低温电子浆料其他性能的潜力。

关键词：低温电子浆料热界面材料导热性 Ag/MWCNTs复合材料导热机理

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AlN基板材料研究进展

材料导报 2003年第3期17卷 35-37页

作者：孟献丰陆春华倪亚茹许仲梓南京工业大学材料科学与工程学院南京210009

氮化铝基板因具有高热导率、低介电常数、与硅相匹配的热膨胀系数等优良的物理性能,被誉为新一代理想基板材料。详细综述了AlN板的国内外研究现状及其导热机理;介绍并分析了基片制备的工艺流程和影响因素;概括总结了AlN基板的金属化和... 详细信息

氮化铝基板因具有高热导率、低介电常数、与硅相匹配的热膨胀系数等优良的物理性能,被誉为新一代理想基板材料。详细综述了AlN板的国内外研究现状及其导热机理;介绍并分析了基片制备的工艺流程和影响因素;概括总结了AlN基板的金属化和烧结工艺方面的研究进展;展望了AlN基板的发展趋势和前景。

关键词： AlN基板材料研究进展导热机理金属化烧结氮化铝集成电路制备

活性元素对高导热石墨膜与铜钎焊接头组织及性能的影响

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活性元素对高导热石墨膜与铜钎焊接头组织及性能的影响

作者：陈斌哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

随着微电子制造工艺的不断发展,电子元器件向高集成度、微型化及轻量化发展,大功率器件芯片的散热问题日益突出,传统的散热结构及粘接技术已不能满足其散热需求。轻质柔性高导热石墨膜具有高导热率、低密度、低热膨胀系数、质量轻、柔... 详细信息

随着微电子制造工艺的不断发展,电子元器件向高集成度、微型化及轻量化发展,大功率器件芯片的散热问题日益突出,传统的散热结构及粘接技术已不能满足其散热需求。轻质柔性高导热石墨膜具有高导热率、低密度、低热膨胀系数、质量轻、柔韧性好等性能优势,但其易破损,致使应用范围受限。本研究为解决大功率芯片热量蓄积的问题,采用AgCu基活性钎料对石墨膜及紫铜实现可靠连接,获得高导热的石墨膜/铜的钎焊接头,深入系统地研究了AgCu基活性钎料在石墨膜上的润湿铺展行为,对比了Ti、Cr两种活性元素对润湿行为的影响,在润湿性研究结果的基础上进行石墨膜与铜的钎焊连接,结合界面微观组织的变化以及钎焊接头导热性能的差异,建立接头组织和接头导热性能的联系,解明石墨膜与铜钎焊接头的传热机理。对AgCu-Ti(Cr)钎料的铺展行为进行对比分析,发现AgCu-Cr钎料比AgCu-Ti钎料多一个“孕育期”阶段。活性元素通过固/液界面处与石墨膜发生界面反应生成Ti C或CrC,降低钎料的表面张力及固/液界面处的吸附能,从而提高钎料在石墨膜上的润湿性。Ti使AgCu在石墨膜上的润湿角由137.6°减小到20.9°;在2%Cr的作用下,AgCu-Cr在石墨膜上获得40.4°的最小润湿角。Ti或Cr含量的增加,使熔体中固相TiCu或Cr增多,增加了熔液的粘度,导致铺展行为受到抑制。AgCu-Ti和AgCu-Cr在石墨膜上的铺展激活能分别为219.06k J/mol和206.90k J/mol。钎料铺展过程中,活性元素在吸附机制作用下富集在固/液界面处和界面反应共同作用下,促进钎料在石墨膜上的铺展行为。在900℃下保温10min,采用AgCu-4Ti钎料成功实现石墨膜与铜的连接,其接头典型界面结构为:Cu/扩散层/Ag(s.s)+Cu(s.s)+/Ti C/石墨膜;而采用含2%Cr的活性钎料在950℃下保温10min进行钎焊连接时,其典型接头界面组织为:Cu/扩散层+Ag(s.s)+Cu(s.s)/Ag(s.s)+Cu(s.s)/CrC/石墨膜。当Ti含量或Cr含量为2%时,不同活性元素的钎焊接头都获得最高热导率,分别为214.82 W·m·K,216.60W·m·K。接头的导热性能随着活性元素含量的增加而降低,而钎焊缺陷的存在对接头的导热性能是极其不利的。在传热的过程中,碳化物层不仅实现了石墨膜与金属的良好界面结合,而且作为过渡层提高了材料间声子的传递系数,桥接了材料之间的声子振动失配从而有效地提高接头的导热性能。

关键词：高导热石墨膜铜润湿性钎焊导热机理