【摘要】：由于電子產(chǎn)品對(duì)熱管理的需求日益增加,現(xiàn)代化電子設(shè)備對(duì)高導(dǎo)熱絕緣聚合物復(fù)合材料的要求越來越高。復(fù)合材料的高熱導(dǎo)率往往需要導(dǎo)熱填料的高添加量,這會(huì)導(dǎo)致三個(gè)問題,一是材料的機(jī)械性能惡化,二是加工流動(dòng)性能降低,三是材料成本大幅度增加。為此,本文研究制備高熱導(dǎo)率低添加量的絕緣復(fù)合材料�；w選擇用途廣泛的聚偏氟乙烯(PVDF),它是一種熱塑性絕緣高分子。填料一是用氮化硼納米片(BNNS),它被稱為“白色石墨烯”,電絕緣且熱導(dǎo)率高,已被廣泛用于導(dǎo)熱絕緣領(lǐng)域;另一填料是用石墨炔(GDY),它是繼零維富勒烯、一維碳納米管、二維石墨烯之后被人工合成的新二維全碳納米材料,被譽(yù)為二炔碳的最穩(wěn)定的一種同素異形體,它是半導(dǎo)體,其特殊的電學(xué)性能已吸引了大量研究者,但在導(dǎo)熱性能方面鮮有報(bào)道。本文通過研究發(fā)現(xiàn),在導(dǎo)熱絕緣領(lǐng)域,BNNS和GDY這兩種納米材料作為低添加量的導(dǎo)熱填料都有廣闊的發(fā)展前景。(1)本文用熔融堿加超聲粉碎對(duì)六方氮化硼(h-BN)粉體進(jìn)行剝離,制備的氮化硼納米片(BNNS)作導(dǎo)熱填料。通過溶液混合和熱壓工藝制備了PVDF/BNNS復(fù)合材料薄膜。只添加4 wt%的BNNS時(shí),PVDF/BNNS復(fù)合材料的面內(nèi)熱導(dǎo)率就達(dá)到4.69W/mK,與純PVDF相比,熱導(dǎo)率提高了2297%,但面外熱導(dǎo)率僅為0.23 W/mK,這表明其導(dǎo)熱各向異性指數(shù)超過20。復(fù)合材料的導(dǎo)熱各向異性和高的面內(nèi)熱導(dǎo)率可歸因于PVDF基體中導(dǎo)熱通路的形成,以及界面熱阻的降低。因此,BNNS增強(qiáng)導(dǎo)熱的PVDF薄膜有望作為一種有效的電子器件冷卻用的勻熱膜。(2)本文用石墨炔(GDY)作為導(dǎo)熱填料,通過溶液混合和熱壓法獲得PVDF/GDY薄膜。僅添加1 wt%的GDY,PVDF/GDY復(fù)合材料的面內(nèi)熱導(dǎo)率就可達(dá)到3.88 W/mK,與純PVDF相比,熱導(dǎo)率提高了2260%,但復(fù)合材料的面外熱導(dǎo)率僅為0.184 W/mK,其導(dǎo)熱各向異性指數(shù)大于21。導(dǎo)熱各向異性和高面內(nèi)熱導(dǎo)率可歸因于PVDF基體中導(dǎo)熱通路的形成,以及界面熱阻的降低。因此,GDY是一種制備高導(dǎo)熱PVDF勻熱膜的理想填料。
【學(xué)位授予單位】：河南師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TB33
【圖文】：

GNP 比 CNT 有優(yōu)勢(shì)[7, 8]，這歸因于二維納米材料h-BNNS）與石墨烯結(jié)構(gòu)相似，如圖 1-1 所示。一子是等電子體，即一個(gè) B 原子和一個(gè) N 原子共的電子數(shù)是相等的，因而 BN 的多種晶型都類似富勒烯、碳納米管等）。例如，六方氮化硼（h-B晶格結(jié)構(gòu)[9, 10]和近似的晶格參數(shù)，但石墨導(dǎo)電，絕緣，或可稱 BN 為寬禁帶半導(dǎo)體，帶寬為 4-6 異的性能[12]，比如低介電常數(shù)，高熱導(dǎo)率（理論380 W/mK）[13, 14]，優(yōu)異的熱穩(wěn)定性，高硬度，高超疏水性，紫外發(fā)光性能等，且已被證實(shí)沒有生保護(hù)涂層、深紫外光發(fā)射、納米電子器件的介電價(jià)值，彌補(bǔ)了石墨烯在某些領(lǐng)域的不足。

C的N2氛圍下再次加熱5 h，即可制備單層或者少層BNNS，實(shí)驗(yàn)中的主要反應(yīng)如圖1-2所示。研究發(fā)現(xiàn)，隨著反應(yīng)體系中尿素含量的增加，BNNS的層數(shù)減少：在硼酸和尿素的摩爾比分別為1：12、1：24、1：48時(shí)，所得BNNS的層數(shù)分別為8層、6層、1-2層。而且，BNNS的表面積隨層數(shù)減少而增加，可以達(dá)到927 m2/g。高表面積的BNNS呈現(xiàn)出高的二氧化碳（CO2）吸附量和低的H2吸附。這樣制備的BNNS不溶于一般的有機(jī)溶劑，加入三辛胺或三正辛基膦，可通過和BNNS中缺電子的B原子間的絡(luò)合作用實(shí)現(xiàn)BNNS在有機(jī)溶劑中的分散，為制備含BNNS的復(fù)合材料提供了實(shí)驗(yàn)依據(jù)。圖 1-2 實(shí)驗(yàn)中的主要化學(xué)反應(yīng)[37]Stanley等[20]開發(fā)了一種無催化劑合成少層BNNS的方法。這是典型的熱解實(shí)驗(yàn)

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本文編號(hào)：2741727