橡膠復合材料導熱性能的空間量化分析及界面相影響研究.pdf

1、隨著科技的飛速發(fā)展，導熱高分子的應用越來越廣泛，已經成為目前學者們研究的熱點。本文實驗制備了氮化鋁填充三元乙丙橡膠復合材料，熱探針法測量了其在不同填充分數(shù)下的導熱性能并利用3D測量激光顯微鏡對其表面進行了觀察。利用ANSYS有限元分析軟件模擬了填料粒子的空間分布、粒徑大小、粒徑正態(tài)分布、界面相特性對橡膠復合材料導熱性能的影響。同時，對單一球徑填充時的空間量化分析及帶有界面相模型的氮化鋁三元乙丙橡膠復合材料進行了量化分析。
　　研究

2、表明:隨著氮化鋁填充量的增加，復合材料導熱性能呈現(xiàn)線性增加趨勢，填充氮化鋁可以極大提高復合材料的導熱性能。由于制備的復合材料中反光物質較多，利用3D測量激光顯微鏡很難直接觀測到復合材料中氮化鋁的分布情況。
　　在填充單一粒徑的粒子時，粒子在橡膠中的分布對復合材料導熱性能的影響較大。填料粒子在基體中的多選擇性可能形成分布較好的導熱通路，極大的提高復合材料的導熱性能。同時粒子也可能發(fā)生團聚或過于分散，不利于導熱通路的形成，從而造成不同

3、情況下復合材料的導熱性能出現(xiàn)一定波動性。通過對二維隨機模型的量化分析，得到了可以描述復合材料導熱網鏈的參數(shù)——熱流協(xié)同度。利用此參數(shù)值的大小可以判定復合材料導熱性能的大小。而且小粒徑粒子之間更容易相互接觸形成有利于熱量傳遞的導熱網鏈。
　　在填料填充率相同，粒徑的平方滿足正態(tài)分布時，標準差越小復合材料導熱性能越大。但標準差為0.05時復合材料導熱性能最為穩(wěn)定。因此，粒徑最優(yōu)的情況應該控制粒徑的平方標準差在0～0.05之間。

4、　　氮化鋁三元乙丙橡膠的實驗值與模擬結果對比發(fā)現(xiàn)界面相對復合材料導熱性能的影響不可忽略。我們對Maxwell模型進行修正得到了修正后三相Maxwell公式，同時通過修正的三相Maxwell模型公式可以反推出界面相厚度。
　　通過模擬界面相對碳納米管填充三元乙丙橡膠復合材料導熱性能的影響發(fā)現(xiàn):薄界面可以提高熱量向碳納米管的傳輸效率，但容易發(fā)生界面脫粘。厚界面可以增加粘結性，但影響了熱量向碳納米管的傳輸效率。因此在優(yōu)化填充型復合材料時