【摘要】：隨著電子科技的發(fā)展,電子產(chǎn)品越來(lái)越向小型化、密集化、大功率化發(fā)展,導(dǎo)致單位體積內(nèi)產(chǎn)生的熱量越來(lái)越多,導(dǎo)熱、散熱效率成為影響產(chǎn)品穩(wěn)定性的一個(gè)重要因素。高導(dǎo)熱柔性石墨膜在導(dǎo)熱散熱、維護(hù)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(dǎo)熱柔性石墨膜。通過(guò)對(duì)石墨膜室溫電阻率的測(cè)量,公式計(jì)算得到石墨膜導(dǎo)熱率,研究原料性質(zhì)以及壓制工藝對(duì)石墨膜導(dǎo)熱性能的影響;采用XRD、XPS、SEM、Raman光譜等測(cè)試方法探究石墨膜成型過(guò)程及導(dǎo)熱機(jī)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(yīng)速率非�？�,插層反應(yīng)溫度對(duì)溶液體系的氧化能力影響顯著。過(guò)量的高錳酸鉀和高氯酸使得溶液體系氧化能力過(guò)強(qiáng),導(dǎo)致膨脹體積下降。當(dāng)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(yīng)溫度50℃,反應(yīng)時(shí)間30 min時(shí),膨脹體積可達(dá)350 mL/g。柔性石墨膜的制備研究發(fā)現(xiàn):原料純度對(duì)膨脹石墨膨脹體積影響較小,但品位增加會(huì)顯著提高石墨膜的導(dǎo)熱率;原料粒度增大,膨脹石墨膨脹體積和石墨膜導(dǎo)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(dǎo)熱率呈現(xiàn)下降趨勢(shì);當(dāng)原料純度99%,鱗片粒級(jí)-0.500+0.300 mm,膨脹溫度600℃時(shí),膨脹石墨膨脹體積為300 mL/g,石墨膜導(dǎo)熱率達(dá)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(dǎo)熱性能:石墨膜越厚,導(dǎo)熱率越低;增大成型壓強(qiáng),石墨膜密度增加,導(dǎo)熱率隨之增大;通過(guò)多次壓制,控制每次壓制強(qiáng)度,使石墨膜厚度更均勻,表面更平整、光滑,因而導(dǎo)熱率得到提升。當(dāng)采用四次壓制工藝,壓制壓強(qiáng)26 MPa,石墨膜厚度約0.16 mm,密度約1.46 g/cm~3時(shí),導(dǎo)熱率最大為523.57 W/m·K。柔性石墨膜成型過(guò)程:天然鱗片石墨純度高,結(jié)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(yīng);石墨微晶片層結(jié)構(gòu)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(chóng)狀膨脹石墨;經(jīng)過(guò)模壓成型,膨脹石墨片層發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)、滑移,層面相互交錯(cuò)、緊密重疊,形成柔性石墨膜。柔性石墨膜導(dǎo)熱機(jī)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(jié)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(dǎo)熱性能。
【圖文】：

會(huì)導(dǎo)致聲子能量的損觀結(jié)構(gòu)的關(guān)系其體積密度[66]、孔隙體取向等密切相關(guān)。子相互作用）傳遞。部和片層之間的共價(jià)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?qū)崧省?

序號(hào) 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(yáng)市化學(xué)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(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司6 高氯酸 HClO4分析純 國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)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(qū)體可膨脹石墨，經(jīng)過(guò)水洗干燥處理后，高溫膨脹制備中間體膨脹石墨，再通過(guò)模壓成型制備石墨膜導(dǎo)熱材料，壓片機(jī)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(xué)位授予單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TQ127.11;TB383.2

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本文編號(hào)：2683273