熱界面材料的導(dǎo)熱性能的提升

1、目錄背景介紹實(shí)例介紹導(dǎo)熱機(jī)理總結(jié)展望1 背景介紹 introduction集成電路tim示意圖2 導(dǎo)熱機(jī)理固體材料導(dǎo)熱機(jī)理導(dǎo)熱自由電子聲子導(dǎo)熱率導(dǎo)熱率 k=k=k kphph + + k ke elkph 聲子熱導(dǎo)率lke 電子熱導(dǎo)率純金屬合金絕緣材料（如：共價(jià)晶體）合金固體材料導(dǎo)熱機(jī)理無定形聚合物的熱傳導(dǎo)機(jī)制不同的顏色和大小代表聚合物分子中的不同原子。理想晶體結(jié)構(gòu)中的熱傳導(dǎo)機(jī)制。綠球代表結(jié)晶球，不存在聲子散射。carbon 142 (2019) 445-460固體材料導(dǎo)熱機(jī)理(a)具有連續(xù)填料網(wǎng)絡(luò)的晶體填料/聚合物復(fù)合材料的導(dǎo)熱機(jī)理(b)具有不連續(xù)填料網(wǎng)絡(luò)的晶體填料/聚合物復(fù)合材料的導(dǎo)熱機(jī)理

2、carbon 142 (2019) 445-460聚合物復(fù)合材料導(dǎo)熱性能的常用填料碳基填料陶瓷填料金屬填料3 實(shí)例介紹實(shí)例1：pvdf/ognf復(fù)合材料 在l形扭結(jié)管中熔融加工的石墨烯納米薄片填充聚合物復(fù)合材料的高平面熱傳導(dǎo) 思路：思路：通過控制各向異性的導(dǎo)熱填料的取向來制備高導(dǎo)熱性能的復(fù)合材料。壓縮gnf，其表面法線優(yōu)先平行其表面法線優(yōu)先平行于正常膜表面排列于正常膜表面排列。材料性能參數(shù)材料性能參數(shù)：在25vol下產(chǎn)生約10w/mk的定向?qū)崧剩芏燃s為1.5 g/cm3 。acs appl. mater. interfaces 2015, 7, 1525615262制備過程 原材料：聚偏二

3、氟乙烯(pvdf)石墨烯納米片(gnf)(半徑5um，厚度6-8nm)n，n-二甲基甲酰胺(dmf)材料制備材料制備：pvdf溶解（120） 浴超聲處理（混合） 蒸發(fā)dmf溶劑（140） 切割 導(dǎo)入模具 熱壓（10mpa、180） 拋光測量熱導(dǎo)率（0.2cm）。acs appl. mater. interfaces 2015, 7, 1525615262表征分析導(dǎo)熱系數(shù)對比：pvdf/gnf，k=2.14w/mk，gnf加載量=30wt%取向的pvdf/gnf，k=10.19w/mk，gnf加載量=25wt%實(shí)例2：有機(jī)硅凝膠/mhbn磁定向六方氮化硼晶片聚合物基復(fù)合材料 m h b n 晶

4、片 的 制晶 片 的 制備：備：用超順磁性超順磁性氧化鐵納米顆粒氧化鐵納米顆粒涂 覆 h b n 晶 片 ，使mhbn晶片能夠?qū)Υ艌霎a(chǎn)生感應(yīng)，從利用磁場控制利用磁場控制晶片取向晶片取向 而達(dá)到的目的。acs appl. mater. interfaces 2015, 7, 1300013006填料：六方氮化硼l優(yōu)異的導(dǎo)熱性和電絕緣性電絕緣性l高縱橫比（d/t）的片形顆粒并且顯示出高度各向異性各向異性的熱性質(zhì)l面內(nèi)熱導(dǎo)率為約600wm-1k-1，貫通面熱導(dǎo)率僅為2-30wm-1k-1acs appl. mater. interfaces 2013, 5, 76337640.制備過程1. 向ph=

5、7的hbn溶液中滴加emg-605emg-605鐵磁流體鐵磁流體，制備磁性響應(yīng)hbn晶片(mhbn)2. 將mhbn加入到有機(jī)硅凝膠中，加入固化劑并攪拌使之均勻分散3. 在真空箱中除氣泡4. 將凝膠導(dǎo)入模具中，放在相應(yīng)的磁場下，控制填料取向5. 在150下進(jìn)行退火6小時(shí)以確保復(fù)合材料的完全固化science 2012, 335, 199204.復(fù)合材料的表征總結(jié)展望上述兩種材料都是使填料在基體中規(guī)則排列。首先，可以形成聲子或者電子的傳遞通道；其次，可以降低填料與填料之間，填料與基體之間的接觸熱阻達(dá)到提升導(dǎo)熱性能的目的。這種思路也是當(dāng)下熱界面材料設(shè)計(jì)中十分熱門的，比如石墨烯與金屬粒子結(jié)合、碳納米管陣