發(fā)布時間：2016-12-17 23:41

  本文關鍵詞：高導熱炭材料的制備研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《華南理工大學》 2015年

高效散熱涂料的制備及其散熱機理研究

劉業(yè)明  

【摘要】：技術的發(fā)展,推動著電子元件飛速的進行著更新?lián)Q代,同時輸入功率大幅度提高,而電子元件尺寸小、持續(xù)工作時間長、工作環(huán)境封閉等特點,造成了其內(nèi)部溫度非常高,溫度高極大的降低了電子元件的性能。比如:照明光源LED(Light Emitting Diode),具有光效高、壽命長及環(huán)保等優(yōu)點,成為第四代光源發(fā)展方向,但是散熱問題制約了其發(fā)展與應用。本文針對電子元件存在的散熱問題,采用涂層散熱技術來解決。綜述了國內(nèi)、外散熱涂料的研究現(xiàn)狀以及材料復合理論,針對目前散熱涂料存在的主要問題,本文研制了一種新型散熱涂料,主要內(nèi)容有:(1)從傳熱學角度出發(fā),分析了涂層技術散熱的可行性,并提出了涂層散熱的思路及基本要求。根據(jù)傳熱方式的不同,涂層主要從高導熱及高輻射方向來增加涂層的散熱性能;同時涂層還須具備良好的附著力及機械性能。(2)根據(jù)涂層散熱技術的思路及基本要求,進行了散熱涂料的配方設計,主要是對各物料進行選擇,重點是選用基料與填料。本文選用雙組份有機硅改性丙烯酸-氨基樹脂體系為主體樹脂,以碳纖維、氮化鋁及云母粉為主體填料,輔以其他填料制得了一種散熱涂料,并測定了涂層的基本理化性能如:附著力、耐溫性等。重點研究了碳纖維含量對涂層散熱性能的影響,并測定了不同碳纖維含量下涂層的導熱系數(shù)、輻射系數(shù),結果表明,降溫效果隨著碳纖維含量的增大,呈現(xiàn)先迅速增大,后緩慢減小的趨勢,當碳纖維粉末12.3wt%時,降溫散熱效果最佳,比同等條件下的空白試樣溫度低14.1℃;涂層導熱系數(shù)隨碳纖維含量的增大同樣呈現(xiàn)先迅速增大后緩慢減小的趨勢,并在碳纖維粉末12.3wt%時導熱系數(shù)最大,為2.1 W/(m·K);而輻射系數(shù)的測定結果顯示涂層輻射率與碳纖維含量成正比。與現(xiàn)有散熱涂料進行了對比,結果表明,本文制備的散熱涂料,在散熱效果、機械性能及成本等方面皆具有明顯優(yōu)勢。(3)通過FE-SEM觀測了涂層的微觀形貌,結果表明隨著碳纖維含量的增加,涂層表面越來越粗糙、結構趨向疏松,從碳纖維11.6wt%后開始出現(xiàn)碳纖維的堆積,碳纖維含量越多,堆積越嚴重,排布也趨向無序,根據(jù)實際散熱效果及導熱系數(shù)測定結果,可以知道填料的有效排布及搭接會形成良好的“熱通道”,但是當填料過多,基料包裹不了填料,出現(xiàn)單純的填料堆積現(xiàn)象,反而會破壞這種“熱通道”。本文制得的涂層在碳纖維粉末11.6wt%左右時具備較好的搭接。(4)針對涂料的散熱效果,對其散熱機理進行了理論分析。根據(jù)FE-SEM觀測圖構建了涂層內(nèi)部散熱的理論模型:只有體系內(nèi)部形成良好的導熱網(wǎng)絡才能實現(xiàn)熱量的快速傳遞,而導熱網(wǎng)絡的建立離不開導熱顆粒的相互接觸及相互影響,只有導熱顆粒形成良好的搭接才能形成良好的“熱通道”;并對涂層的導熱系數(shù)進行了理論計算,結果表明,涂層的理論導熱系數(shù)與實際測定結果誤差很小,可以說明在本文范圍內(nèi)該模型是可以很好符合的。本文所做的研究可以為散熱涂料的開發(fā)及其機理研究提供參考,對涂層技術解決電子元件散熱問題具有一定的指導意義。

【關鍵詞】：
【學位授予單位】：華南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TQ637
【目錄】：

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本文編號：217698