【摘要】：隨著電子科技的發(fā)展,電子產(chǎn)品越來越向小型化、密集化、大功率化發(fā)展,導致單位體積內產(chǎn)生的熱量越來越多,導熱、散熱效率成為影響產(chǎn)品穩(wěn)定性的一個重要因素。高導熱柔性石墨膜在導熱散熱、維護系統(tǒng)穩(wěn)定、降低能耗等方面發(fā)揮著十分重要的作用。以天然鱗片石墨為原料,經(jīng)高氯酸/高錳酸鉀/磷酸氧化插層體系制備可膨脹石墨,高溫膨化制備膨脹石墨,再用模壓成型方法制備高導熱柔性石墨膜。通過對石墨膜室溫電阻率的測量,公式計算得到石墨膜導熱率,研究原料性質以及壓制工藝對石墨膜導熱性能的影響;采用XRD、XPS、SEM、Raman光譜等測試方法探究石墨膜成型過程及導熱機理。膨脹石墨的制備研究表明:采用高氯酸/高錳酸鉀/磷酸體系,插層反應速率非常快,插層反應溫度對溶液體系的氧化能力影響顯著。過量的高錳酸鉀和高氯酸使得溶液體系氧化能力過強,導致膨脹體積下降。當確定原料配比為石墨(g):HClO_4(mL):KMnO_4(g):H_3PO_4(mL)=3:9:0.3:2,插層反應溫度50℃,反應時間30 min時,膨脹體積可達350 mL/g。柔性石墨膜的制備研究發(fā)現(xiàn):原料純度對膨脹石墨膨脹體積影響較小,但品位增加會顯著提高石墨膜的導熱率;原料粒度增大,膨脹石墨膨脹體積和石墨膜導熱率均增大;膨化溫度提高,膨脹石墨膨脹體積增大,但石墨膜導熱率呈現(xiàn)下降趨勢;當原料純度99%,鱗片粒級-0.500+0.300 mm,膨脹溫度600℃時,膨脹石墨膨脹體積為300 mL/g,石墨膜導熱率達到303.15 W/m·K。柔性石墨膜厚度,密度,表面平整度等均影響其導熱性能:石墨膜越厚,導熱率越低;增大成型壓強,石墨膜密度增加,導熱率隨之增大;通過多次壓制,控制每次壓制強度,使石墨膜厚度更均勻,表面更平整、光滑,因而導熱率得到提升。當采用四次壓制工藝,壓制壓強26 MPa,石墨膜厚度約0.16 mm,密度約1.46 g/cm~3時,導熱率最大為523.57 W/m·K。柔性石墨膜成型過程:天然鱗片石墨純度高,結晶程度好,表面粗糙,微孔凹坑缺陷多,有利于高錳酸鉀與表面或邊緣發(fā)生反應;石墨微晶片層結構被破壞,高氯酸與磷酸插入層間形成石墨層間化合物;高溫膨脹后形成了膨松、多孔的蠕蟲狀膨脹石墨;經(jīng)過模壓成型,膨脹石墨片層發(fā)生轉動、滑移,層面相互交錯、緊密重疊,形成柔性石墨膜。柔性石墨膜導熱機理:XRD和Raman光譜分析發(fā)現(xiàn)石墨膜具有和石墨相似的高結晶程度和高碳原子有序度,SEM分析發(fā)現(xiàn)石墨膜微晶片層優(yōu)先沿著垂直于壓力方向排布,片層堆積緊密,因而具有高導熱性能。
【圖文】：

會導致聲子能量的損觀結構的關系其體積密度[66]、孔隙體取向等密切相關。子相互作用）傳遞。部和片層之間的共價不同[41, 67]，其中（0。因此，石墨沿（0a”軸方向（即石墨層方向），，表現(xiàn)出典型取向，使其優(yōu)先取向導熱率。

序號 試劑 分子式 純度 生產(chǎn)廠家1 鹽酸 HCl 分析純 西隴化工股份有限公司2 氫氟酸 HF 分析純 西隴化工股份有限公司3 硫酸 H2SO4分析純 信陽市化學試劑廠4 磷酸 H3PO4分析純 天津博迪化工股份有限公司5 高錳酸鉀 KMnO4分析純 國藥集團化學試劑有限公司6 高氯酸 HClO4分析純 國藥集團化學試劑有限公司2.3 石墨膜制備工藝以天然鱗片石墨為原料，添加適量氧化劑和插層劑，首先制備前驅體可膨脹石墨，經(jīng)過水洗干燥處理后，高溫膨脹制備中間體膨脹石墨，再通過模壓成型制備石墨膜導熱材料，壓片機及柔性石墨膜樣品如圖 2-1 所示，膨脹石墨以及石墨膜的具體制備步驟和工藝方法分別如圖 2-2 和圖 2-3所示。
【學位授予單位】：武漢理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TQ127.11;TB383.2

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 張瑞軍,劉建華,劉英杰,沈萬慈;柔性石墨—─金屬間腐蝕問題的研究現(xiàn)狀與分析[J];新型碳材料;1997年01期

2 鄭文松;;柔性石墨的開發(fā)應用現(xiàn)狀與前景[J];新型碳材料;1991年Z1期

3 尼增盛;柔性石墨填料在甲醇泵上的應用[J];湖北化工;1988年02期

4 蔡仁良,鄭建榮;柔性石墨纏繞墊管法蘭連接的試驗研究[J];石油化工設備;1988年04期

5 紀長遠;國外柔性石墨材料[J];碳素;1988年01期

6 陳大保;柔性石墨汽缸墊研制成功[J];新型碳材料;1988年01期

7 李劍平 ,李建敏;柔性石墨材料的連續(xù)壓制[J];新型碳材料;1988年02期

8 匡衡;吳健康;;柔性石墨填料在熱水泵上的應用[J];潤滑與密封;1988年01期

9 石大鑫;柔性石墨密封件的工業(yè)應用[J];化工礦山技術;1989年04期

10 韓應戰(zhàn);應用新材料四則[J];潤滑與密封;1989年02期

相關會議論文 前3條

1 李嵩;王元紅;孫狄建;;柔性石墨復合密封墊片在沖壓發(fā)動機上的應用[A];中國航天第三專業(yè)信息網(wǎng)第三十八屆技術交流會暨第二屆空天動力聯(lián)合會議論文集——航天推進技術產(chǎn)業(yè)應用[C];2017年

2 肖斌安;龔烈航;黎紅;王洪倫;;柔性石墨的腐蝕特性及防護措施研究[A];2007年中國機械工程學會年會論文集[C];2007年

3 孫振國;顧伯勤;;高溫密封墊片加速壽命試驗方法[A];壓力容器先進技術——第八屆全國壓力容器學術會議論文集[C];2013年

相關碩士學位論文 前10條

1 孫康康;柔性石墨膜制備及其導熱性能研究[D];武漢理工大學;2018年

2 安盛東;新型接地材料性能評估與應用研究[D];天津大學;2018年

3 劉榮躍;柔性石墨膜的制備及其導熱性能研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2013年

4 王宇;柔性石墨卷繞系統(tǒng)的建模與仿真[D];中國計量學院;2012年

5 吳如品;柔性石墨復合材料的制備研究[D];南京理工大學;2012年

6 蘇暉;柔性石墨導熱性的研究[D];武漢理工大學;2010年

7 邱大蘆;海水系統(tǒng)通艙管件的動力學分析[D];哈爾濱工程大學;2012年

8 喬天星;柔性石墨金屬纏繞墊片壓縮回彈性能影響因素研究[D];太原理工大學;2015年

9 唐裕沛;高導熱復合材料的制備及導熱性能的研究[D];電子科技大學;2013年

10 李偉強;MTM的柔性石墨密封墊片螺栓法蘭接頭的完整性分析[D];華東理工大學;2013年

本文編號：2683273