發(fā)布時間：2020-09-24 14:33

　　 面對電子集成化技術(shù)的飛速發(fā)展,制備一種質(zhì)輕、柔性及多功能性集一身的薄膜材料應(yīng)用于散熱與屏蔽領(lǐng)域至關(guān)重要。石墨烯是目前公認的高導(dǎo)電、高導(dǎo)熱、力學(xué)性能優(yōu)異的新型材料,二維的石墨烯薄膜則具有質(zhì)輕、高性能、柔性等諸多優(yōu)點,滿足電子集成化發(fā)展需要的體積小且散熱屏蔽一體化要求。目前對石墨烯薄膜的研究僅限于石墨烯薄膜的單一性能,無法兼顧多功能性,而為進一步提高石墨烯二維宏觀體的多項性能,本研究提出了在氧化石墨烯體系內(nèi)加入不同形態(tài)的石墨烯填料,發(fā)揮氧化石墨烯與石墨烯填料的各自優(yōu)勢,研究不同形態(tài)的石墨烯填料對石墨烯薄膜性能的影響,本文的主要研究內(nèi)容如下:將化學(xué)切割制備而成的石墨烯納米帶與分散性良好的氧化石墨烯均勻混合后,利用冷凍干燥制備成混雜海綿,將海綿在高溫真空熱壓條件下制備成混雜薄膜。該薄膜通過引入石墨烯納米帶在片層間形成共軛作用,提高了薄膜的力學(xué)性能,制備得到的混雜薄膜斷裂強度為75 MPa,將薄膜的力學(xué)性能提升了近25%。該薄膜還具有高達510 W·m-1·K-1的熱導(dǎo)率及63 d B的電磁屏蔽性能。為降低體系的缺陷含量,在氧化石墨烯中引入缺陷含量少結(jié)晶性好的石墨烯,按不同比例添加石墨烯,充分混合后利用Meyer法進行一定厚度的薄膜制備,將制備的薄膜分別進行1500℃與2000℃的高溫處理。石墨烯的引入有效的降低了體系的缺陷含量,一定程度的提升了材料的導(dǎo)熱與導(dǎo)電性能,1500℃處理后,混雜薄膜的熱導(dǎo)率最高可達900 W·m-1·K-1,電磁屏蔽效能可達77 d B,于此同時石墨烯的加入引入了共軛作用,當(dāng)石墨烯含量為25%時,斷裂強度最大可達105 MPa。而經(jīng)過2000℃的處理后,氧化石墨烯片得到了很大程度的修復(fù),大片的修復(fù)的氧化石墨烯對熱導(dǎo)率起到主要影響作用,氧化石墨烯含量為75%時具有最高熱導(dǎo)率為1800 W·m-1·K-1,高于目前同等溫度下制備得到的石墨烯薄膜,提高了近50%。共軛作用在2000℃高溫下仍舊存在,隨著氧化石墨烯含量增加拉伸強度有所增加,當(dāng)石墨烯含量為25%時,拉伸強度為65 MPa,相比較純氧化石墨烯制備的薄膜提升近60%,且具有高達7%的斷裂延伸率,同時具有高達80 d B的電磁屏蔽效能。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TB383.2;TQ127.11
【部分圖文】：

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文 質(zhì)阻抗與電場磁場關(guān)系 ，帶入到以上關(guān)系可得： 磁波的反射系數(shù)為 ，所以用阻抗表示反射系數(shù)為： 定義的透射系數(shù)為：

圖 1-2 電磁屏蔽機理磁波在傳播過程的屏蔽機理圖，在屏蔽過程中通常是衰減電磁能量的作用，從而使得透射波能量降低，起蔽性能的物理量為屏蔽效能（shielding efficiency，SE根據(jù)屏蔽機理，屏蔽效能主要包括三部分，包括反射多重反射損耗，當(dāng)吸收損耗的值大于 15 dB 時，內(nèi)部以總的屏蔽效能（SET）可表示為吸收衰減的屏蔽效效能（SER）： 數(shù)學(xué)表達式，以及 S 參數(shù)的定義如下： （ ）

（ ） （1-9） （ ） （1-10）利用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測試材料的 S 參數(shù)，從而可知材料的反射系數(shù)和透射系數(shù)，帶入 1-9，1-10 式中求得反射和吸收的電磁屏蔽效能，再將結(jié)果帶入 1-6 式中可得到材料的電磁屏蔽效能。1.2.2 固體導(dǎo)熱機理導(dǎo)熱的實質(zhì)是依靠載體對能量的傳輸。常見的導(dǎo)熱載體包括：聲子（格波）、電子、光子（較高頻率的電磁波）、磁激發(fā)等。通常情況下，固體材料的導(dǎo)熱主要依靠聲子與電子導(dǎo)熱，當(dāng)溫度較高處將能量傳遞時，較高的能量使得聲子或電子進行劇烈的振動，聲子或電子在振動過程中，不斷撞擊周圍的聲子或電子，使得能像進行傳輸，從而實現(xiàn)材料內(nèi)部熱量的傳遞。金屬材料主要依靠電子導(dǎo)熱，伴隨著聲子導(dǎo)熱，而石墨這種非金屬半導(dǎo)體中，主要以聲子導(dǎo)熱為主。而影響聲子導(dǎo)熱的主要因素是聲子在傳輸過程中的聲子平均自由程，所謂聲子平均自由程是聲子在兩次碰撞過程中聲子所運動的距離。聲子相互作用過程中主要包括兩種形式：正常過程與倒逆過程，如圖 1-3 所示。

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前7條

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本文編號：2825848