碳纤维骨架石墨烯导电导热薄膜的制备及表征

在对碳纤维进行除浆和预氧化的基础上,将其与中间相沥青甲苯溶液混合,通过抽滤法制备碳纤维薄膜骨架,二次抽滤氧化石墨烯填充到碳骨架之间,经热处理后制得具有三维网络结构的自支撑G-CF-MP复合薄膜.探索和分析了不同碳化和石墨化温度对薄膜材料形貌、导电性以及导热性能的影响.通过结构表征发现,碳纤维之间相互搭建构成高机械性能的碳骨架,碳纤维表面以及纤维之间的空隙被石墨烯均匀地包覆和填充,中间相沥青在达到软化点后呈现出流动性和黏性,充分润湿碳纤维与石墨烯之间的间隙,3种碳材料协同作用,从而获得了高机械强度以及高导电性的G-CF-MP复合薄膜材料.导电性测试发现,石墨化处理可以有效提高材料的导电性,G-CF-MP复合薄膜在经过900℃碳化后的方阻为2.853Ω/sq,经过石墨化处理后的方阻降低为0.229Ω/sq.经过导热性能测试,G-CF-MP(900℃)的热导率为475.2 W/(m·K),G-CF-MP(2 300℃)的热导率为532.8 W/(m·K).     

InSb薄膜热导率温度特性及传热机理

InSb薄膜广泛应用于高精度的光电存储、红外探测和红外热成像技术以及超分辨掩膜层技术中.热导率及其温度特性是影响薄膜实际应用的关键因素.采用瞬态热反射方法测试了厚度为70~200nm的InSb薄膜在非晶态和晶态下热导率,并探讨了其中的传热机理.对于晶态InSb薄膜,热导率为(0.55±0.055)W/(m·K),并且随温度的变化不明显;而非晶态InSb薄膜在温度450K以下时热导率为(0.37±0.037)W/(m·K).当温度在450K以上时,由于薄膜从非晶态转化为晶态,其热导率经历了一个突然的升高过程.无论是晶态还是非晶态薄膜样品,热导率与薄膜厚度都没有明显依赖关系.研究结果可以为InSb薄膜的实际应用提供有益的参考.     

高导热石墨烯/萘甲醇复合薄膜的制备及其在LED上的应用

石墨烯由于具有超高的导热性能,在热管理上有着广阔的应用前景。从修复结构缺陷出发,以氧化石墨烯为原料,有机小分子萘甲醇为修复剂,采用蒸发自组装法制备氧化石墨烯/萘甲醇(GO/NMT)复合薄膜,然后经过高温石墨化得到石墨化–石墨烯/萘甲醇(g-GO/NMT)薄膜。通过SEM、FT-IR、XRD、拉曼对制备的复合薄膜进行结构分析,并对其导热性能进行测试,当NMT的添加量为15%时,薄膜热导率达856.476 W/(m·K ),比石墨化–石墨烯(g-GO)薄膜的热导率提高了35%;通过对商用LED灯芯实际散热进行测试,g-GO膜的表面温度高达33.7 ℃,而g-GO/NMT复合膜的温度较低,仅为31.5 ℃。研究结果表明,g-GO/NMT复合膜具有更好的散热性能和更有效的热管理能力。     

石墨烯量子点用于修复石墨烯结构缺陷及其薄膜导热性能研究

为解决GO制备过程中,不可避免引入的石墨烯拓扑结构缺陷对热传递性能的显著影响,研究采用石墨烯量子点(GQDs)作为外部碳源,通过在高温条件下修复石墨烯中的拓扑结构缺陷,制备出了自支撑的石墨化–氧化石墨烯/石墨烯量子点(g-GO/GQDs)散热薄膜。与原始的gGO膜相比,g-GO/GQDs薄膜的面内热导率提高了22.1%,达到739.04 W/(m·K)。通过进一步的薄膜结构分析,发现其热导率的提高可归因于石墨化过程中sp2碳晶格域的恢复和形成。石墨烯导热薄膜的散热性能研究表明,该研究结果可有效提高石墨烯薄膜的散热效果,为制备高性能散热薄膜提供了新思路。     

N杂化石墨烯气凝胶的组成和热导率

通过对苯二胺还原和CO_2超临界干燥制备N杂化石墨烯气凝胶。采用X线光电子能谱仪(XPS)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、N_2吸附仪和热常数分析仪表征样品在1 000℃裂解前后的微观结构、组成和热导率变化。结果表明:裂解后N杂化石墨烯气凝胶孔径增大,石墨烯上的杂化原子部分去除,常压和低压(5 Pa)热导率分别由0.031和0.014 W/(m·K)增大到0.057和0.019 W/(m·K)。裂解后气态热导是N杂化石墨烯气凝胶传热的主要方式。     

石墨化石油焦用作锂离子电池负极材料的研究

将石油焦原料进行破碎、筛后分级,得到10～20μm的石油焦颗粒,经过盐酸处理除去灰分,分别利用SEM和XRD对样品的形貌和微观结构进行表征。盐酸处理后的石油焦经过不同温度的石墨化热处理,对石墨化后的试样进行XRD和作为锂离子电池负极材料的电化学性能测试。结果表明,经过适当温度的石墨化热处理,石油焦内部结构越来越接近石墨,储锂机制为"石墨微晶层面间距储锂",从而使试样的电化学性能有所提高。石墨化热处理温度为2600℃时,试样的石墨化度为78.8%,首次放电比容量达到326.1mAh/g,首次库伦效率达到78.8%,且经过100周充、放电循环,放电比容量几乎不衰减。     

石墨化热处理过程中石墨制品的微观结构分析和理化性能表征

以经混捏+轧片、冷等静压成型以及焙烧等工序处理后的焙烧样品为原料,通过石墨化热处理后,考察焙烧样品经石墨化热处理前后的组织结构和理化性能.试验结果表明,经2 800℃热处理,焙烧样品的结构由杂乱无序的结构转化为有序的三维石墨结构,处理后样品的石墨化度达到62.79%.室温电阻率随石墨化度的增大而下降,随体积密度的增大而下降.同时相比石墨化处理前,抗折强度和抗压强度降低了50%以上.     

高导热石墨烯/萘甲醇复合薄膜的制备及其在LED上的应用

石墨烯由于具有超高的导热性能,在热管理上有着广阔的应用前景。从修复结构缺陷出发,以氧化石墨烯为原料,有机小分子萘甲醇为修复剂,采用蒸发自组装法制备氧化石墨烯/萘甲醇(GO/NMT)复合薄膜,然后经过高温石墨化得到石墨化–石墨烯/萘甲醇(g-GO/NMT)薄膜。通过SEM、FT-IR、XRD、拉曼对制备的复合薄膜进行结构分析,并对其导热性能进行测试,当NMT的添加量为15%时,薄膜热导率达856.476 W/(m·K ),比石墨化–石墨烯(g-GO)薄膜的热导率提高了35%;通过对商用LED灯芯实际散热进行测试,g-GO膜的表面温度高达33.7 ℃,而g-GO/NMT复合膜的温度较低,仅为31.5 ℃。研究结果表明,g-GO/NMT复合膜具有更好的散热性能和更有效的热管理能力。     

激光脉冲法研究多孔SiO2薄膜的纵向热导率

采用激光脉冲法成功地测量了Si基底上多孔SiO2 薄膜的纵向热导率 .致密SiO2 薄膜的热导率测试数据与已有多篇文献报导值一致 .对多孔SiO2 薄膜的热导率测试结果表明 :薄膜化有利于降低材料的热导率 ,提高隔热效果 ;随着孔率增大 ,薄膜热导率明显下降 ;溶胶 凝胶法制备的孔率为 4 0 %的SiO2 多孔薄膜的热导率为 0 11W /m·K ,属隔热材料 .     

潘三井田煤系地层岩石热导率参数特征及大地热流研究

煤系地层岩石热导率是计算大地热流值的主要参数,也是评价地层热量传导特性的重要依据。基于潘三煤矿煤系地层所测定的77块岩石样品的热导率数据,结合区内前人的研究成果,全面分析了井田内岩石热导率参数特征并计算出大地热流值。研究结果表明:井田内煤系地层岩石热导率变化范围为0. 491～4. 583W/(m·K),平均值为2. 64W/(m·K),砂岩的热导率普遍大于泥岩和煤;热导率和深度、密度均表现为正相关关系。井田内平均大地热流值为73. 14mW/m~2,略高于安徽省大地热流平均值,呈现出较高的地热状态。     

静电植绒法制备石墨微鳞片高导热界面材料

为了制备高导热、低热阻的大面积导热界面材料,使用静电植绒法在高电压静电场下垂直取向石墨微鳞片,取向后的石墨微鳞片阵列在平面方向上呈现无规且紧凑的结构。通过微粉灌注法向石墨微鳞片中填充高密度聚乙烯（HDPE）或聚氨酯微粉,或者通过液态刮涂法填充低黏度硅橡胶前驱体,加热固化后,形成大面积高导热界面材料。导热性能测试结果表明：石墨微鳞片阵列（粒径1 000 μm）与柔性聚氨酯微粉复合形成的导热膜在68.95 kPa和689.5 kPa的压力下测得的垂直方向导热率分别为4.3 W/（m·K）和8.7 W/（m·K）;与柔性硅橡胶复合形成的导热膜在68.95 kPa和344.75 kPa的压力下测得的垂直方向导热率分别为2.0 W/（m·K）和4.1 W/（m·K）;与硬质HDPE微粉复合形成的导热膜由于表面过于粗糙和坚硬,无法测得可靠的导热率。实际散热效果显示,柔性硅橡胶导热膜与石墨纸贴合的散热结构能够将热聚集点的热量快速传递到石墨纸表面,并通过石墨纸层均匀散开。     

TiC含量对AlN-TiC复相材料导热性能的影响

采用热压烧结工艺制备了AlN-TiC复相材料。通过激光导热仪,研究了TiC含量对材料导热性能的影响。结果表明:随着TiC的质量分数的增加,复相材料的热导率逐渐下降,当TiC的质量分数增至50t%时,热导率由102.9 W/(m.K)下降到46.6 W/(m.K),并对A1N-TiC的相组成和显微结构进行了观察分析。     

六钛酸钾晶须掺杂改性气凝胶的结构和性能

以六钛酸钾晶须（PTW）为遮光剂,掺入SiO₂气凝胶中降低气凝胶的热导率。研究偶联剂的种类和添加量、PTW掺入量对气凝胶热导率、密度和比表面积等性能的影响。采用X线衍射仪（XRD）、傅立叶红外光谱仪（FT-IR）、扫描电子显微镜（SEM）对气凝胶进行表征。结果表明:0.5 mL KH550对10 g PTW进行表面改性后,将PTW按照质量分数28.57%掺入SiO₂气凝胶中可使其热导率降至0.023 55 W/（m·K）。PTW在气凝胶中保持原有的晶体结构,SiO₂仍保持无定形网络结构。     

变压器防腐涂层导热性能提升技术研究

 以水性环氧富锌涂层为研究对象,通过向其中添加石墨烯、碳纳米管、碳纳米角和超细石墨粉混合物来改性变压器防腐涂层导热性能。通过瞬态板式热源法、红外热像仪、热阻测试仪和扫描电子显微镜对传统溶剂型涂层、水性环氧富锌涂层以及改性高导热涂层的导热性能和微观结构进行了分析。结果显示改性高导热涂层的热阻最小（2.51℃/W）,导热系数最高（1.3450 W/（m·K））,表明其导热性能明显优于传统溶剂型涂层（4.57℃/W）和水性环氧富锌涂层（4.28℃/W）。改性高导热涂料导热性能的提高主要与其导热方式的优化和涂层致密性的提高有关。传统溶剂型涂料主要以声子形式进行热量传递。向水性环氧富锌涂料加入高导热填料后,一方面形成了以弹道-扩散的方式进行热量传递方式;另一方面添加的高导热物质在涂层中填充在孔隙和裂纹位置处,很大程度上提高了涂层的致密度,构建了变压器金属和外部环境的热量传递通道,因而使得涂料导热性能得到了显著提高。变压器温升模拟实验表明研制的新型高导热环保涂层可降低变压器油顶层温升1.67 K。     

对向靶磁控溅射纳米氧化钒薄膜的热氧化处理

采用直流对向靶磁控溅射方法制备低价态纳米氧化钒薄膜,研究热氧化处理温度和时间对氧化钒薄膜的组分、结构和电阻温度特性的影响采用X射线光电子能谱（XPS）、X射线衍射（XRD）和原子力显微镜（AFM）对氧化钒薄膜的组分、结晶结构和微观形貌进行分析,利用热敏感系统对薄膜的电阻温度特性进行测量．结果表明,经300～360℃热处理后,氧化钒薄膜的组分逐渐由V2O3和VO向VO2转变,薄膜由非晶态变为单斜金红石结构,具有金属半导体相变性能;增加热处理温度后,颗粒尺寸由20nm增大为100nm,薄膜表面变得致密,阻碍氧与低价态氧化钒的进一步反应,薄膜内VO2组分舍量的改变量不大;增加热处理时间后,薄膜内VO2组分的含量明显增加,相变幅度超过2个数量级.     

Si_（83）Ge_（17）/Si压应变衬底上HfAlO_x栅介质薄膜微结构、界面反应和介电性能研究

本文研究了射频磁控溅射沉积在p-Si83Ge17/Si（100）压应变衬底上HfAlOx栅介质薄膜的微结构及其界面反应,表征了其各项电学性能,并与相同制备条件下沉积在p-Si（100）衬底上薄膜的电学性能进行了对比研究.高分辨透射电子显微镜观测与X射线光电子能谱深度剖析表明600°C高温退火处理后,HfAlOx薄膜仍保持非晶态,但HfOx纳米微粒从薄膜中分离析出,并与扩散进入膜内的Ge,Si原子发生界面反应生成了富含Ge原子的HfSiOx和HfSix的混合界面层.相比在相同制备条件下沉积在Si（100）衬底上的薄膜样品,Si83Ge17/Si（100）衬底上薄膜的电学性能大幅提高：薄膜累积态电容增加,有效介电常数增大（～17.1）,平带电压减小,？1V栅电压下漏电流密度J减小至1.96×10？5A/cm2,但电容-电压滞后回线有所增大.Si83Ge17应变层抑制了低介电常数SiO2界面层的形成,从而改善了薄膜大部分电学性能;但混合界面层中的缺陷导致薄膜界面捕获电荷有所增加.     

低温真空环境下不同密度二氧化硅气凝胶复合材料隔热性能研究

以正硅酸乙酯、乙醇等为原料,采用溶胶-凝胶反应和超临界干燥工艺制备了密度分别为30、80、120、260、320 kg/m³的纤维增强二氧化硅气凝胶复合材料,分别在常压、25℃下以及真空、-130～25℃的条件下测定了所制备的气凝胶复合材料的导热系数,研究了复合材料的密度及组成对于气凝胶材料隔热性能的影响规律。结果表明：在常压、25℃条件下,在不同密度的气凝胶复合材料中,密度为120 kg/m³的气凝胶复合材料的导热系数最小(0.013 W/(m·K));密度为30、80、120 kg/m³的气凝胶复合材料的导热系数随密度增大而减小;密度为120、260、320 kg/m³的气凝胶复合材料的导热系数随密度增大而增大。在真空、-130～25℃的条件下,密度为120 kg/m³的气凝胶复合材料的导热系数最小;密度为30、80、120 kg/m³的气凝胶复合材料的导热系数随密度增大而减小。在130℃时,由于密度为320 kg/m³的气凝胶复...     

纳米SiO2/PI复合薄膜低温热膨胀系数的实验研究

高热膨胀系数是聚酰亚胺薄膜在低温下作为热绝缘和电绝缘使用的主要不利因素之一.为了降低其热膨胀系数,选用低热膨胀系数的无机纳米SiO2对其进行改性,利用溶胶凝胶技术,制备了不同SiO2含量的纳米SiO2/PI复合薄膜.利用自行设计的一套薄膜样品低温热膨胀系数测量装置,对纳米SiO2/PI复合薄膜室温至低温(77 K)的热膨胀系数进行了测量,给出了SiO2含量、外加载荷对复合薄膜热膨胀系数的影响关系.