PPS基导热绝缘复合材料的制备及性能

采用注塑成型制得PPS/gf/Al2O3导热绝缘复合材料,其中聚苯硫醚(PPS)为基体,玻璃纤维(gf)为补强纤维,氧化铝为导热填料。用扫描电子显微镜(SEM)、导热分析仪、超高电阻微电流测试仪和电子万能实验机对复合材料的微观结构、导热性能、绝缘性能和拉伸强度进行了表征。结果表明:氧化铝颗粒和玻纤均匀分散在PPS基体中;复合材料热导率随着氧化铝含量的增加而增大,最大可达0.798 W/(m·K);表面电阻率和体积电阻率随氧化铝含量增加而略有下降,最小值分别为0.19×1015Ω和0.57×1014Ω·m;拉伸强度先增后减,最大值和最小值分别为196 MPa,165 MPa。     

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的气凝胶复合材料采用了抗辐射性能优异的预氧丝增强纤维,因此其导热系数最小（0.006 2 W/（m·K））。     

低电阻率高性能BaTiO3基PTCR陶瓷材料

目的研制低电阻率高性能BaTiO3基PTCR陶瓷材料.方法采用"溶胶-凝胶一步法"新技术和改进的烧结工艺.结果获得了室温电阻率ρ为6.76Ω·cm,电阻率突变ρmax/ρmin为105,温度系数α30为11.63,耐电压Vb为104.8V·mm-1,居里温度TC为100℃的PTCR陶瓷材料.结论液相添加剂ST掺杂中,各掺杂量的不同对PTCR陶瓷的电性能有不同程度影响.室温电阻率ρ随Si含量或Ti/Ba含量的增加呈U形变化;温度系数α30随Si含量增加单调递减,而随Ti/Ba含量的增加呈倒U形变化.     

不同生长条件对Sn掺杂ZnO薄膜电学性能的影响

采用直流反应磁控溅射法在玻璃衬底上制备了Sn掺杂ZnO透明导电薄膜,用Hall效应测试仪表征了薄膜的电学性能,研究了不同生长条件对薄膜电学性能的影响。研究结果表明,随着Ar/O2比的增加,电阻率先减小后增大,在Ar/O2为6时,取得最低的电阻率为2.02×10-2Ω·cm;随着溅射功率的增大,薄膜电阻率急剧减小,在140 W时获得最低电阻率为2.89×10-2Ω·cm;在溅射时间11min时得到了最低的薄膜电阻率,为1.45×10-2Ω·cm。随着压强的增大,电阻率先急剧减小,后缓慢增大,当溅射压强为0.8Pa时,薄膜电阻率具有最小值,为2.17×10-2Ω·cm。当衬底温度在400~500℃范围内变化时,在475℃时取得最佳电学性能,电阻率为2.26×10-2Ω·cm。在整个实验条件下,当Ar/O2为8、溅射功率为180W、衬底温度为450℃、溅射压强为0.5Pa、溅射时间为11min时,薄膜具有最佳的导电性能,电阻率为1.45×10-2Ω·cm。     

镀钛金刚石增强玻璃基复合材料的性能

现代电子封装迫切需要开发新型高导热陶瓷(玻璃)基复合材料.本文在对镀钛金刚石进行镀铜和控制氧化的基础上,利用放电等离子烧结方法制备了金刚石增强玻璃基复合材料,并观察了其微观形貌和界面结合情况,测定了复合材料的热导率和热膨胀系数.实验结果表明:复合材料微观组织均匀,Ti/金刚石界面是复合材料中结合最弱的界面,复合材料的热导率随着金刚石粒径和含量的增大而增加,而热膨胀系数随着金刚石含量的增加而降低.当金刚石粒径为100μm、体积分数为70%时,复合材料热导率最高达到了40.2W·m-1·K-1,热膨胀系数为3.3×10-6K-1,满足电子封装材料的要求.     

机械活化法制备PVC/木薯渣/石墨导电复合材料

以机械活化法制备PVC/石墨/木薯渣三相木塑导电复合材料,采用力学性能测试、电阻率测试及TGA和DSC分析对导电复合材料进行表征。结果表明:木薯渣含量在15%以下时对复合材料的导电性能影响不大,当木薯渣添加量达到15%时,复合材料的导电渗滤阀值增加到6%~8%,电阻率从2.418×10~7Ω·cm降低到40.283Ω·cm,拉伸强度和弯曲强度可达50.13 MPa和47.76 MPa,比未添加木薯渣时分别提升了9.4%和19.3%。TGA和DSC分析结果表明:采用机械球磨法制备PVC/石墨/木薯渣系列导电复合材料,可以有效提升材料的耐热性能。     

液晶聚氨酯/Al2O3/环氧树脂复合材料电性能的研究

采用机械共混及模压成型工艺将Al2O3粉体,液晶聚氨酯(DLCP)与环氧树脂(E-51)共混制备了EP/DLCP/Al2O3复合材料.对复合材料的制备工艺、Al2O3粒子表面修饰以及Al2O3含量对材料热稳定性、导电性能、导热性能及热膨胀进行了研究.结果表明:导热系数、介电常数及热稳定性随Al2O3含量的增加而增大;介电损耗、线膨胀系数随Al2O3含量的增加而减小.同时,液晶聚氨酯(DLCP)网格的存在,可降低材料的内耗,提高材料的玻璃化转变温度(Tg).当DLCP加入量为5wt%时,复合材料的玻璃化转变温度比纯树脂提高了10-30℃,复合材料的电性能得到了增强.     

高导热低热膨胀Al-20％Si/石墨片复合材料的制备与性能研究

采用真空热压烧结工艺制备高导热、低热膨胀的Al-20％Si/石墨片复合材料,探讨了热压强度、烧结温度和时间、石墨含量等工艺参数对复合材料导热性能的影响.采用金相显微镜观察复合材料的微观形貌,采用激光热导仪、膨胀系数分析仪以及电子万能测试机测试复合材料的导热系数、热膨胀系数和三点抗弯曲强度.结果表明:Al-20％Si/石墨片复合材料结构较为致密,石墨片在铝基基体中分散均匀;不同的工艺参数对复合材料的导热性能有明显影响,热压强度和温度越高,烧结时间越长,复合材料的导热性越好.当石墨质量分数为5％,热压强度45 MPa,烧结温度450℃,时间60 min时,垂直方向z导热系数约44 W·m-1·K-1,热膨胀系数约15×10-6/℃;但复合材料在三点弯曲压力下呈脆性断裂,抗弯曲强度仍待提高.     

TZP-BN-10%Si3N4可加工复合材料的制备及其性能研究

利用热压烧结制备出TZP(四方氧化锆多晶体) BN 10%Si3N4复合材料,BN的体积分数分别为0,5%,10%,15%,20%,30%,40%.当BN的体积分数不小于15%时,复合材料可用硬质合金钻头钻孔.在固定轴向压力下,钻孔速率随BN含量呈线性增长,同时,抗弯强度与断裂韧性则随BN含量的增加而下降,当BN的体积分数小于20%时下降缓慢,当BN的体积分数大于20%时下降迅速.当BN的体积分数等于20%时,复合材料具有最佳的综合性能:抗弯强度为637MPa,断裂韧性为9 22MPa·m1/2,钻孔速率大于2mm/min.     

聚合物基导热绝缘复合材料的性能及界面效应

用不同界面处理剂和工艺对导热填料进行处理,并以熔融共混的方法制备乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)/填料体系导热绝缘功能封装复合材料.研究了复合材料热导率λ和体积电阻率pv的影响因素、变化规律及其内在原因.不同填充体系热导率和体积电阻率差别较大,变化趋势也各异;碳化硅(SiC)填充的复合材料具有更高的导热性能,ψ(SiC)=0.6时,λ=2.85 W/(m·K);氮化硼(BN)和氧化锌(ZnO)填充体系的绝缘性能更好,pv多为1012Q·m;不同界面处理剂和工艺对复合材料热导率和绝缘电阻的影响明显不同,硬脂酸处理ZnO可使热导率提高12%,效果最好;过量的小分子处理剂相比硅烷偶联剂能更显著地降低复合材料的热导率.研究表明:界面处理对复合材料热导率的提高与否主要取决于是否能够加强与界面的结合,复合材料的传热机制可以用振动传递理论进行合理解释.     

氮化硼纤维填充聚乙烯醇导热复合材料的制备

以聚乙烯醇（PVA）为基体,选用六方氮化硼纤维（BN fiber）作为导热填料,通过溶液共混的方法制备导热复合材料。结合X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）以及导热测试结果,探究填料的微观形貌以及与基体的界面相容性对于提升复合材料导热性能的影响。结果表明：BN fiber对于提升复合材料的面内导热率有很好的效果,而且采用过氧化氢（H₂O₂）溶液进行表面改性,可以有效改善界面相容性;当经过1 400℃热处理再经过表面改性的BN fiber（BN fiber-1400-H₂O₂）的填充量为5%（质量分数）时,复合材料的面内导热率达到了1.32 W·m^-1·K^-1,为纯PVA体系的629%,相比于表面改性前提升了60%。     

Si对无压浸渗SiCp/Al复合材料显微组织与热导率的影响

研究了Al-8Mg基体中添加Si对无压浸渗SiCp/Al复合材料显微组织和热导率的影响.结果表明,Si能够改善Al与SiC的润湿性,减少复合材料孔隙度,抑制界面反应,提高相对密度.不含Si时,Al与SiC界面反应严重,并且润湿性较差,导致复合材料的热导率和相对密度较低;当基体中添加质量分数12%的Si时,界面反应受到完全抑制,热导率取得最大值;进一步提高基体中Si含量,由于铝基体的热导率随Si含量的增加而降低,导致复合材料的热导率也随之降低.     

轻质含硅芳炔隔热材料的制备与性能

采用中空玻璃微球(hollow glass microspheres,HGM)、短切石英纤维(short-cut quartz fibers,SQF)和耐热含硅芳炔树脂(Si-containing arylacetylene resin,PSA)制备了HGM/PSA复合物以及SQF/HGM/PSA复合材料,并研究了两者力学性能以及热学性能。研究结果表明:HGM能很好地降低HGM/PSA复合物的密度和导热系数,当HGM质量分数超过30%时,HGM/PSA复合物的导热系数和力学性能迅速下降;随着SQF质量分数的增加,SQF/HGM/PSA复合材料的压缩强度和拉伸强度提升,但密度和导热系数也增加;添加经KH 560表面处理的HGM可提升HGM/PSA复合物以及SQF/HGM/PSA复合材料的力学性能,且对两者的密度和导热系数影响不大;当SQF的质量分数为16%且HGM经KH 560表明处理后,SQF/HGM/PSA复合材料的压缩强度达到96.3 MPa,拉伸强度达到12.3 MPa,同时密度为0.82 g/cm^3,导热系数为0.195 W/(m·K),且在50~490℃通过动态热机械分析仪观察到复合材料没有明显的玻璃化转变。     

Dielectric AlN/epoxy and SiC/epoxy composites with enhanced thermal and dynamic mechanical properties at low temperatures

In a superconducting magnet, the thermal properties of the insulating material at low temperatures is an important technical index to ensure the normal operation of a superconducting coil. Herein, a low-temperature thermal conductivity testing device with a tiny uncertainty was developed to measure the composites. Furthermore, SiC/epoxy and AlN/epoxy composites were prepared and their properties were tested at low temperatures. The results showed that the composites have a better thermal conductivity at low temperatures than pure epoxy. In addition, the AlN/epoxy and SiC/epoxy composites have excellent dynamic mechanical properties and low coefficient of thermal expansion. Due to the fair thermal and dynamic mechanical properties, the composites will have potential application in the superconducting magnet.     

热塑性复合材料等效导热系数测定方法

为了提高热塑性复合材料的导热性,为热塑性复合材料的开发与应用提供依据,研究了一种热塑性复合材料等效导热系数测定方法。将聚酰亚胺模塑粉、胶体石墨和炭纤维作为原料,制备热塑性复合材料,搭建复杂环境下导热系数测试实验平台,通过稳态法对理论上单一材料的导热系数进行计算。把填料转换成体积含量,研究热塑性复合材料导热性能,发现填充石墨和炭纤维的热塑性复合材料导热性能有很大的不同,需研究一种通用的热塑性复合材料等效导热系数测定方法。生成等效结构,在此基础上,依据常物性、无内热源与稳态热传导对热塑性复合材料等效导热系数进行测定,利用从底向上的计算方式求出等效导热系数。通过实验测试平台测量炭纤维填充热塑性复合材料和石墨填充热塑性复合材料,结果表明,所提测定结果基本分布于实测数据周围。通过人为添加满足正态分布的实验误差当成实验测量值对等效导热系数进行测定,所提方法可在测量误差情况下给出准确的热塑性复合材料等效系数测定结果。可见所提方法测定结果准确。     

WOOD/PCM composite with enhanced energy storage density and anisotropic thermal conductivity

Phase change materials (PCMs) have great potential in energy-saving and environmental field due to their high latent heat. The deficiencies that restrict the application of PCMs are their poor thermal conductivity and liquid leakage after phase change. To shoot these problems, a thermally-induced flexible WOOD/PCM composite with enhanced energy storage density and anisotropic thermal conductivity has been proposed. This composite consisted of polyethylene glycol 6000 (PEG6000), delignified balsa wood and boron nitride (BN). The results revealed that the melting enthalpy and freezing enthalpy of WOOD/PEG6000 composite were 209.3 ?J/g and 214.9 ?J/g, which had an augment of about 8% comparing with pure PEG6000. After adding 33 ?wt% BN to the composite, its thermal conductivity in the out-of-plane direction reached 0.96 ?W/(m·K), while the radial thermal conductivity was 0.36 ?W/(m·K). The controllable anisotropic thermal conductivity implies a good application in the environment where forced unidirectional heat dissipation is needed. Furthermore, the composite also shows excellent thermal induced flexibility, such as bending and compression, which is significant in reducing thermal contact resistance with substrates in application. This work indicates that the prepared PCM composite has a great potential application in thermal energy storage and thermal management.     

高导热碳/碳复合材料的制备

以中间相沥青和中间相沥青基碳纤维为原料, 采用碳布热压法、液相浸渍法制备了二维和三维高导热碳/碳复合材料, 且所制得复合材料的热导率分别高达443和340 W/(m·K). 依据碳/碳复合材料的热导率模型, 分析了不同结构特征参数对材料热导率的影响. 结果表明, 基体碳热导率、孔隙率以及界面相厚度均会在一定程度上影响材料的导热性能.     

纳米铜/环氧树脂导热复合材料的制备、结构与性能

通过液相还原法制备得到铜纳米线（CuNWs）及铜纳米片（CuNPs）,将其与环氧树脂（EP）共混制备得到复合材料,利用导热系数测试、电阻测试和扫描电镜等手段对复合后材料的导热性能、绝缘性能以及微观结构进行了表征,结果表明：填充了CuNWs或CuNPs的EP在显著提升导热性能的同时仍然具有良好的绝缘性;当CuNWs和CuNPs的填充体积分数为11%时,复合材料的导热系数可分别提高至1.09 W/（m·K）和1.26 W/（m·K）,相对于树脂基体导热系数分别提升了474%和563%,同时电阻率分别为9.0×10¹⁰ Ω·cm和6.2×10¹⁰ Ω·cm,保持了较好的绝缘性,显示出这类材料在导热领域有着广阔的应用前景。     

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。