高導(dǎo)熱復(fù)合材料制備
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2026-01-04
高導(dǎo)熱復(fù)合材料制備的視頻教程
CATIA一次性成功地設(shè)計(jì)由復(fù)合材料制成的高性能、已經(jīng)過結(jié)構(gòu)驗(yàn)證的車輛零件
1、同時(shí)完成復(fù)合材料零件結(jié)構(gòu)行為的設(shè)計(jì)和驗(yàn)證，以發(fā)布高性能T&M 結(jié)構(gòu) 2、將復(fù)合材料概念階段與高級(jí)結(jié)構(gòu)仿真相集成，以實(shí)現(xiàn)高效的建模仿真工程方法 3、在整個(gè) 3D 注解中提供完整的復(fù)合材料產(chǎn)品定義
免費(fèi) 3分鐘 27播放
查看
高導(dǎo)熱復(fù)合材料制備的實(shí)例教程
來源 | Polymer
01
背景介紹
隨著集成電路芯片和電子設(shè)備小型化的快速發(fā)展，為防止芯片的熱失控，對(duì)熱管理材料提出了更嚴(yán)格的要求。此外，電子封裝材料經(jīng)常會(huì)遇到應(yīng)力破壞和漏電等嚴(yán)重問題。因此同時(shí)具有出色的電絕緣性和導(dǎo)熱性的熱界面材料成為了重點(diǎn)的研究方向。
然而，導(dǎo)熱系數(shù)的提高受到填料的含量和結(jié)構(gòu)的限制。此外，當(dāng)填充量高時(shí)，由于界面相互作用弱和應(yīng)力集中，復(fù)合材料的力學(xué)性能往往不理想。高填充量與高強(qiáng)度往往是相互矛盾的，這是復(fù)合材料機(jī)械加固的經(jīng)典問題。
為了解決這個(gè)問題，研究人員采用不同的方法，如逐層組裝、模板定向組裝、機(jī)械輔助壓制和磁場(chǎng)輔助等廣泛發(fā)展用于制備納米復(fù)合材料。但由于效率低和路線復(fù)雜，這些策略無法實(shí)現(xiàn)大規(guī)模連續(xù)制備，這在實(shí)際應(yīng)用中是非常不可取的。
二維BN具有較高的理論導(dǎo)熱系數(shù)和優(yōu)異的絕緣性能，是開發(fā)高導(dǎo)熱擬納米復(fù)合材料的合適候選填料。但是，由于高慣性和相對(duì)較大的厚度，h-BN在溶液中直接自組裝的報(bào)道很少。因此，研究h-BN的誘導(dǎo)取向?qū)τ趯?shí)現(xiàn)功能復(fù)合材料的規(guī)模化制備具有重要意義。
02
成果掠影
近期，華東理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院的張玲教授在開發(fā)一種適合規(guī)模化熱界面材料制備技術(shù)方向取得新的進(jìn)展。該團(tuán)隊(duì)受天然珍珠特殊結(jié)構(gòu)和功能的啟發(fā)，通過綠色、簡(jiǎn)單的蒸發(fā)誘導(dǎo)組裝技術(shù)，可以大規(guī)模制備具有優(yōu)異導(dǎo)熱系數(shù)、高絕緣性和堅(jiān)固力學(xué)性能的納米級(jí)CS/BNNS薄膜。
值得注意的是，CS/BNNS薄膜在70 wt%時(shí)的拉伸強(qiáng)度高達(dá)104.5 MPa, 導(dǎo)熱系數(shù)為26.3 W/(m·K)，這是由于其取向良好的結(jié)構(gòu)和強(qiáng)的界面相互作用。
展開 共晶鎵銦合金(EGaIn)和鎵銦錫合金(Galinstan)是兩種重要的鎵基液態(tài)金屬(LM)合金，具有高導(dǎo)電性、高導(dǎo)熱性和低毒性，是下一代軟功能材料和可拉伸電子產(chǎn)品中最有前途的兩種候選材料。
LM-彈性體復(fù)合材料的形成可以通過建立微通道或骨架結(jié)構(gòu)來將LM連續(xù)相填充到聚合物中，也可以通過將LM顆粒填充到彈性體中來獲得LM嵌入彈性體(LMEE)。然而，在實(shí)際應(yīng)用中，這些材料仍然需要用外部聚合物封裝，以防止LM泄漏。與具有連續(xù)相結(jié)構(gòu)的LM復(fù)合材料相比，LMEE中的LM顆粒可以與基體同步變形，因此同時(shí)具有柔韌性和可拉伸性的導(dǎo)熱性，從而適用于高柔韌性和可拉伸性的體系。
LMEEs的粒徑和負(fù)載性是影響其性能的重要因素。粒度方面，可分為L(zhǎng)M微米尺度顆粒(LMMPs)和LM納米尺度顆粒(LMNPs)。由于LMNP的高比表面積，當(dāng)與彈性體混合時(shí)，LM -彈性體復(fù)合材料的粘度會(huì)顯著增加，導(dǎo)致LMNP基LMEE的填充含量一般限制在20 vol%。這一限制不會(huì)影響其在柔性傳感器和電線制備中的應(yīng)用，但會(huì)對(duì)材料的導(dǎo)熱性施加限制。基于LMMP的LMEE可以實(shí)現(xiàn)更高的填充含量，但同時(shí)也會(huì)造成材料的不穩(wěn)定性。
而無機(jī)材料與LMs的結(jié)合可以改變LMs的流變性能，從而得到性能穩(wěn)定的雜化填料。但對(duì)于比表面積較大的二維材料，如BNNSs(氮化硼納米片)，容易形成不穩(wěn)定的粉-液共存結(jié)構(gòu)，這種方法存在局限性。硫醇可以與金屬形成配位鍵，在LMMPs表面形成自組裝單分子(SAM)層，可以有效提高LM顆粒的分散性能和穩(wěn)定性。但僅適用于LM含量低的導(dǎo)電LMEE材料。對(duì)于LM含量高的導(dǎo)熱LMEE，目前還沒有有效的LM泄漏解決方案。
展開 高分子材料由于輕質(zhì)、高比強(qiáng)度/比模量、易成型加工、優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性和低成本等，常被用于能源、電氣/電器和電子領(lǐng)域中。但其本體導(dǎo)熱系數(shù)低（λ在0.18～0.44 W/mK之間），無法適應(yīng)有機(jī)太陽能電池、儲(chǔ)能材料、特高壓輸電設(shè)備和大功率LEDs等電子、電氣設(shè)備及元器件高效快速的導(dǎo)/散熱要求。
西北工業(yè)大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院顧軍渭教授“結(jié)構(gòu)/功能高分子復(fù)合材料”（SFPC）課題組長(zhǎng)期聚焦本征高導(dǎo)熱高分子的設(shè)計(jì)合成以及導(dǎo)熱高分子復(fù)合材料的可控制備及內(nèi)稟機(jī)理研究。近5年來，在**重點(diǎn)項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金、陜西省自然科學(xué)基礎(chǔ)計(jì)劃杰出青年基金項(xiàng)目和廣東省基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究基金重點(diǎn)項(xiàng)目等的資助下，SFPC課題組系統(tǒng)開展了本征高導(dǎo)熱高分子的設(shè)計(jì)合成、新型異質(zhì)結(jié)構(gòu)填料的優(yōu)化制備、導(dǎo)熱填料的表面功能化改性，以及導(dǎo)熱高分子復(fù)合材料的制備調(diào)控、導(dǎo)熱模型構(gòu)建和導(dǎo)熱機(jī)理研究，并基于本征導(dǎo)熱、共混復(fù)合和外場(chǎng)誘導(dǎo)成型加工，“基體-界面-填料”的熱傳輸性質(zhì)以及“分子鏈-導(dǎo)熱通路-導(dǎo)熱性能”本構(gòu)關(guān)系研究，制備出多種導(dǎo)熱高分子復(fù)合材料及制品，完善和發(fā)展了其導(dǎo)熱機(jī)理。
展開 通過熱界面材料(TIMs)對(duì)芯片進(jìn)行有效的熱管理是改善散熱的有效措施。
聚合物基TIM因其優(yōu)異的電絕緣性能、輕量化和高穩(wěn)定性而受到廣泛關(guān)注。與普通熱塑性材料相比，超高分子量聚乙烯(UHMWPE)由于分子量和纏結(jié)大，不存在粘性流動(dòng)。即使在芯片過熱的極端情況下，基于UHMWPE的TIMs也不會(huì)因?yàn)槿垠w流動(dòng)而對(duì)電子元件造成不可逆的損壞，但是其粘度阻礙了基于UHMWPE的復(fù)合材料的制造。
雖然石墨、石墨烯、碳納米管(CNTs)、碳纖維、銀顆粒、銀納米線、銅納米線具有較高的導(dǎo)熱性，但其較差的絕緣特性阻礙了TIMs在芯片封裝領(lǐng)域的推廣應(yīng)用。氮化硼(BN)在陶瓷填料中導(dǎo)熱系數(shù)最高(>250 W/mK)，具有良好的電絕緣性和較低的成本。因此具有制備各向異性復(fù)合材料的優(yōu)勢(shì)。
制備取向復(fù)合材料的傳統(tǒng)方法，如化學(xué)氣相沉積、磁場(chǎng)或電場(chǎng)、冷凍鑄造和真空過濾等，通常效率低下。此外，填料互連性低和三維導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)缺陷嚴(yán)重限制了復(fù)合材料導(dǎo)熱性能的提高。因此，有必要探索高效的成型方法來制備具有高導(dǎo)熱性的BN/UHMWPE復(fù)合材料。
02
成果掠影
近期，華南理工大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院高分子材料先進(jìn)制造技術(shù)與裝備研究所馮彥洪教授在制備具有取向性的導(dǎo)熱材料取得新進(jìn)展。本研究采用偏心轉(zhuǎn)子固體擠出機(jī)，在低于UHMWPE基體熔化溫度125℃的溫度下，建立定向偏析三維導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)，制備了BN/UHMWPE取向高導(dǎo)熱復(fù)合材料。制備的復(fù)合材料具有高取向性(取向因子0.826)、高導(dǎo)熱性(6.25 W/mK)、優(yōu)異的電絕緣性和熱穩(wěn)定性，以及在29.2 vol% BN負(fù)載下的優(yōu)異成本效益，對(duì)電子封裝應(yīng)用具有吸引力。此外，我們提出了蜂窩導(dǎo)熱模型，可以精確計(jì)算取向偏析復(fù)合材料的理論導(dǎo)熱系數(shù)。
展開 來源 | ACS Applied Nano Materials
01
背景介紹
由于高密度功率傳輸、架構(gòu)復(fù)雜性、小型化、功能化和新技術(shù)應(yīng)用的不斷發(fā)展，散熱成為了高性能計(jì)算和電子設(shè)備的發(fā)展瓶頸。因此，開發(fā)創(chuàng)新的高導(dǎo)熱材料來解決這一問題具有重要意義，常見的導(dǎo)熱填料如氧化鋁、氮化硼、氮化鋁、氮化硅、金剛石、石墨、金屬顆粒、碳納米管(CNTs)、石墨烯等，已被廣泛用于制備聚合物復(fù)合材料，以達(dá)到期望的性能。
其中，碳納米管相對(duì)于金屬納米填料具有更大的縱橫比和靈活性，可以更好地融入聚合物基體中，以滿足熱管理要求。多壁碳納米管(MWCNT)的導(dǎo)熱系數(shù)為2586 ~ 3075 W/(mK) 。然而，在先前的研究中，在聚合物復(fù)合材料中加入碳納米管對(duì)熱傳導(dǎo)或傳熱能力的增強(qiáng)作用有限。因此，開發(fā)一種能夠使得碳納米管在聲子傳輸?shù)臐撏ǖ赖氖走x方向上有序排列，以及調(diào)整在復(fù)合材料中所需的填充位置，這對(duì)于實(shí)現(xiàn)快速熱傳導(dǎo)的迫切需求是必不可少的。
3D打印，也被稱為增材制造，是一種從3D模型數(shù)據(jù)一層一層地將材料連接起來制造物體的過程。其中直接墨水直寫(DIW)和熔融層積成型(FDM)正在成為制造聚合物納米復(fù)合材料最成功和最廣泛使用的工藝。其中FDM方法是一種簡(jiǎn)單的方法，可以制造幾何復(fù)雜的三維結(jié)構(gòu)，并可編程宏觀和微觀結(jié)構(gòu)。3D打印的高縱橫比材料可以賦予打印結(jié)構(gòu)特殊的多功能，包括在電氣和熱管理、能量收集、能量存儲(chǔ)和傳感等應(yīng)用中所需要的功能。
3D打印和碳納米管的結(jié)合可以為分層排列的結(jié)構(gòu)編程提供無限的可能性。為了獲得高導(dǎo)熱性的聚合物納米復(fù)合材料，最需要的是在聚合物基體中加入大量的填料，并控制填料的取向和位置。
展開 
高導(dǎo)熱復(fù)合材料制備的相關(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
高導(dǎo)熱復(fù)合材料制備的最新內(nèi)容
針對(duì)傳統(tǒng)商業(yè)有限元在處理變剛度復(fù)合材料（VSCL）與變厚度幾何時(shí)存在的網(wǎng)格畸變、計(jì)算耗時(shí)長(zhǎng)、非線性極易發(fā)散等痛點(diǎn)，本人開發(fā)了一套基于 MATLAB 的高階半解析氣動(dòng)彈性求解器。
本求解器直接基于連續(xù)介質(zhì)力學(xué)方程進(jìn)行離散，可實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料板殼/懸臂翼面的極速參數(shù)掃描與深區(qū)非線性分岔追蹤。現(xiàn)分享部分計(jì)算結(jié)果，并承接相關(guān)復(fù)雜工況的定制計(jì)算與數(shù)據(jù)圖表輸出。
一、 核心理論框架
結(jié)構(gòu)本構(gòu)
<p class="ql-align-center"><br></p><p class="ql-align-center"><br></p><p><strong> </strong>全文速遞 </p><p class="ql-align-justify">隨著人工智能（AI）技術(shù)的蓬勃興起，它不僅為材料科學(xué)帶來了前所未有的機(jī)遇，也引發(fā)了工程領(lǐng)域的范式變革。AI 和機(jī)器學(xué)習(xí)（ML）
CINNO Research產(chǎn)業(yè)資訊，POSTECH(浦項(xiàng)工業(yè)大學(xué))化學(xué)工業(yè)專業(yè)盧勇英教授、Liu Ao博士、Zhu Huihui博士(均為浦項(xiàng)工業(yè)大學(xué)博士后研究員)研究團(tuán)隊(duì)，以及韓國(guó)標(biāo)準(zhǔn)科學(xué)研究院金勇成博士，通過與浦項(xiàng)加速器研究所金敏奎博士的聯(lián)合研究，研發(fā)出碲硒(Tellurium-Selenium)復(fù)合氧化物半導(dǎo)體材料，成功實(shí)現(xiàn)了高性能、高穩(wěn)定性p型薄膜晶體管(以下簡(jiǎn)稱TFT)。
這項(xiàng)研究于當(dāng)?shù)貢r(shí)間
氫氣因其零排放特性而被認(rèn)為是能源的終極形式，氫燃料電池汽車也以其零排放的特點(diǎn)成為未來汽車的發(fā)展趨勢(shì)，用于存儲(chǔ)高壓氫氣的儲(chǔ)氫氣瓶是燃料電池汽車必不可少的關(guān)鍵零部件之一。根據(jù)儲(chǔ)氫罐的結(jié)構(gòu)，它可以分為四種類型。I型儲(chǔ)氫罐是一種金屬氣缸，其重量大、儲(chǔ)存壓力低。II型的特點(diǎn)是在金屬襯套外部增加了環(huán)箍繞組，與I型相比，重量減輕，壓力增加。III型在金屬襯套周圍完全包裹碳纖維，并進(jìn)一步加強(qiáng)圓頂部分，減輕重量，從而獲得更大的承壓能力
來源 | Nano-Micro Letters
00
背景介紹
導(dǎo)熱聚合物基復(fù)合紙由于具有高強(qiáng)度、高導(dǎo)熱性和優(yōu)異的可設(shè)計(jì)性等優(yōu)點(diǎn)，在鋰電池、電容器、集成電路等領(lǐng)域受到了廣泛關(guān)注。隨著小型化和集成化的快速發(fā)展，以及功率密度的不斷提高，電子器件和電氣設(shè)備內(nèi)部的熱量積聚問題日益嚴(yán)重，這就對(duì)導(dǎo)熱聚合物基復(fù)合紙的導(dǎo)熱性和耐熱性提出了更高的要求。此外，為了避免微電子元件之間形成短路電流和信號(hào)相互干擾
來源 | Advanced Functional Material
00
背景介紹
隨著高度集成的電子器件的出現(xiàn)，巨大的功耗產(chǎn)生了過多的熱量導(dǎo)致電子設(shè)備的熱失效。因此，電子器件中的熱管理對(duì)于提高器件耐用性具有重要意義。傳統(tǒng)的電子器件熱管理解決方案采用了散熱器和熱界面材料(TIM)，散熱器由高導(dǎo)熱金屬如銅或鋁基材料組成。雖然散熱器有高導(dǎo)熱系數(shù)，但是由于界面熱阻的問題導(dǎo)致傳熱效率低下
來源 | Nano-Micro Letters
00
背景介紹
高導(dǎo)熱、高強(qiáng)度的柔性導(dǎo)熱復(fù)合材料已經(jīng)成為解決高功率密度柔性電子器件散熱問題的關(guān)鍵材料。石墨烯基導(dǎo)熱復(fù)合材料因石墨烯本征熱導(dǎo)率高和獨(dú)特的二維結(jié)構(gòu)，賦予其較好的導(dǎo)熱性能。然而復(fù)合材料中石墨烯納米片在干燥時(shí)會(huì)收縮引入褶皺，大大降低了復(fù)合材料導(dǎo)熱性能和力學(xué)性能的進(jìn)一步提高。本文基于面內(nèi)拉伸策略和溶膠
來源 | 中科潤(rùn)資公眾號(hào)
近日，中科潤(rùn)資通過前驅(qū)體金屬氧化物注入、控制濕凝膠介孔成型， 并調(diào)整纖維載體成分和直徑比例分布，優(yōu)化惰性氣體置換條件等技術(shù)措施，成功將硅系纖維氣凝膠復(fù)合材料在高溫段（500℃）的導(dǎo)熱系數(shù)降低至0.044w/m·k（穩(wěn)態(tài)熱防護(hù)板法 GB/T 10294-2008，ASTM C177-19），并滿足在1300℃時(shí)長(zhǎng)效穩(wěn)定絕熱，達(dá)到世界領(lǐng)先水平
目前工程材料的工作環(huán)境往往涉及到爆炸、高速?zèng)_擊、切削、高溫、高應(yīng)變率等極端條件，此時(shí)材料的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能是人們非常關(guān)心的一個(gè)重要問題。這類載荷作用時(shí)間一般較短(微秒乃至納秒)、沖擊強(qiáng)度高,足以引起大變形乃至破壞，所以研究材料在沖擊載荷作用下的力學(xué)性能具有重要的工程意義。
一般情況下材料的準(zhǔn)靜態(tài)的應(yīng)變率在10-5~10-2 s-1之間，其動(dòng)態(tài)沖擊的高應(yīng)變率往往在102 ~104 s-1之間
來源 | Composites Part B
01
背景介紹
隨著電子產(chǎn)品逐漸向輕量化和多功能化的方向發(fā)展，要求更高的集成度導(dǎo)致設(shè)備功率密度的增加。因此電子產(chǎn)品在工作中會(huì)產(chǎn)生過多熱量大大降低了相應(yīng)設(shè)備的性能和壽命，所以散熱成為制約電子器件進(jìn)一步發(fā)展的瓶頸。散熱的主要挑戰(zhàn)之一是由表面粗糙度引起的電子器件和散熱器配合表面的微觀間隙所引起的界面熱阻
