高導(dǎo)熱彈性體熱界面復(fù)合材料的制備與性能研究.pdf

1、熱界面材料(ThermalInterfaceMaterials，TIM)是廣泛應(yīng)用于電子元件散熱的關(guān)鍵材料，其主要功能是置于發(fā)熱元件與散熱器組件之間，減小兩者的接觸熱阻，提高散熱效率，使散熱器的功效得到完全發(fā)揮。制備高導(dǎo)熱的彈性體TIM關(guān)鍵問題之一在于減少填料與聚合物基體間的界面熱阻。本論文針對這一問題，開展了對導(dǎo)熱填料氮化硼(BN)表面等離子體改性工藝，及其對氮化硼/硅橡膠填料網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、界面熱阻和導(dǎo)熱性能影響的研究，具體如下:

2、　　 1.用液體硅橡膠(LSR)包覆再等離子體處理的改性方法處理導(dǎo)熱填料氮化硼，采用高分辨透射電鏡(HRTEM)、X光電子能譜(XPS)和接觸角(CA)對改性氮化硼進(jìn)行了表征，在氮化硼表面包覆上一層0.5nm-2nm厚的LSR，該LSR包覆層用正己烷抽提48h無法移除，降低了氮化硼粒子表面能，而且等離子體處理不會破壞氮化硼本身結(jié)構(gòu);LSR的包覆量隨處理時間增加而增加，當(dāng)?shù)入x子體處理功率為100W，處理時間為3h，LSR的緊密包覆量最大

3、。
　　 2.制備了氮化硼/硅橡膠高填充復(fù)合材料，應(yīng)用RPA研究了復(fù)合材料的Payne效應(yīng)，發(fā)現(xiàn)在氮化硼表面包覆LSR納米層，可一定程度削弱填料網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，降低復(fù)合材料模量。等離子處理改善了氮化硼粒子與硅橡膠基體界面間的親和性，大幅提高了氮化硼/硅橡膠復(fù)合材料的熱導(dǎo)率，等離子處理3h，改性后氮化硼體積分?jǐn)?shù)56％的復(fù)合材料熱導(dǎo)率比改性前提高了近一倍;通過Bruggeman修正導(dǎo)熱模型的分析理論值與改性前后實(shí)驗(yàn)值，從理論上說明提高復(fù)合

4、材料熱導(dǎo)率的原因是改性大大降低了氮化硼粒子與硅橡膠基體間的界面熱阻。
　　 3.探索了三種表面改性方法改變導(dǎo)熱填料表面包覆層厚度，通過采用HRTEM、FTIR、TGA等手段表征，發(fā)現(xiàn)LSR包覆后輻射硫化與多巴胺沉積聚合均可在氧化鋁表面包覆一層無定形薄膜，通過改變輻射劑量與反應(yīng)時多巴胺濃度，可以獲得不同厚度的無定形薄膜。其中輻射硫化得到的薄膜厚度小于1nm，多巴胺沉積聚合得到的薄膜厚度lnm-30nm，在一定范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)了控制表面包