以隱晶質(zhì)石墨/PVA導(dǎo)熱復(fù)合材料為研究對象,分析了影響其導(dǎo)熱性能的因素,并提出了熱導(dǎo)率模型。結(jié)果表明,影響隱晶質(zhì)石墨/PVA復(fù)合材料導(dǎo)熱的因素有含量、雜質(zhì)、粒徑及厚度,其熱導(dǎo)率隨著石墨含量的增加、雜質(zhì)的減少、粒徑的增大、包覆膜PVA厚度的減小而增加。所得到的隱晶質(zhì)石墨/PVA復(fù)合材料熱導(dǎo)率數(shù)學(xué)模型計算值與實驗所測熱導(dǎo)率值接近,最小相對誤差為0.935%,最大相對誤差為12.558%。研究結(jié)果將為后續(xù)研究提供參考。 

【文章來源】：功能材料. 2016,47(03)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

圖２隱晶質(zhì)石墨／ＰＶＡ復(fù)合材料熱傳遞示意圖Ｆｉｇ２Ｔｈｅｓｃｈｅｍａｔｉｃｈｅａｔｔｒａｎｓｆｅｒｏｆａｐｈａｎｉｔｉｃｇｒａｐｈ－

其中，Ｖ為導(dǎo)熱填料體積分?jǐn)?shù)，ｋｍ為聚合物的熱導(dǎo)率，ｋｆ為導(dǎo)熱填料熱導(dǎo)率，Ｃ１為表征影響聚合物結(jié)晶度和結(jié)晶尺寸的參數(shù)，Ｃ２為表征導(dǎo)熱填料形成導(dǎo)熱網(wǎng)鏈狀況，體現(xiàn)了導(dǎo)熱網(wǎng)鏈形成的難易程度，０≤Ｃ２≤１，Ｃ２趨近１的程度越高，表示導(dǎo)熱填料粒子越容易形成導(dǎo)熱網(wǎng)鏈�；谏鲜瞿Ｐ�，假定隱晶質(zhì)石墨／ＰＶＡ復(fù)合材料的體積為１，隱晶質(zhì)石墨體積分?jǐn)?shù)為Ｖ１，ＰＶＡ的體積分?jǐn)?shù)為Ｖ２，孔隙體積Ｖｇ＝１－（Ｖ１＋Ｖ２），如圖６所示。圖６單位體積內(nèi)復(fù)合材料微觀結(jié)構(gòu)示意圖Ｆｉｇ６Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆｕｎｉｔｖｏｌｕｍｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ從隱晶質(zhì)石墨／ＰＶＡ復(fù)合材料熱傳遞示意圖可以看出，隱晶質(zhì)石墨復(fù)合材料存在孔隙，石墨粉體在聚合物ＰＶＡ中的填充密度遠(yuǎn)低于最大填充密度。當(dāng)隱晶質(zhì)石墨體積分?jǐn)?shù)為Ｖ１時，顆粒表面被ＰＶＡ以一定厚度包覆，其厚度為Ｈ０，可以由以下計算式得到Ｈ０＝ｄ２３０．７４Ｖ１槡－１（）（２）其中，ｄ為隱晶質(zhì)石墨顆粒粒徑，通過計算Ｈ０來評價導(dǎo)熱復(fù)合材料體系形成氣孔的難易程度。對于粒徑一定的隱晶質(zhì)石墨，Ｈ０越小，氣孔形成越困難，熱導(dǎo)率提高的程度越高。由式（２），可得Ｖ１＝０．７４２Ｈ０ｄ－１（）３（３）隨著復(fù)合材料中隱晶質(zhì)石墨含量增大，相同體積下隱晶質(zhì)石墨顆粒間距減小，ＰＶＡ包覆膜厚度減小，ＰＶＡ不能填充隱晶質(zhì)石墨顆粒間隙范圍越來越廣，氣孔數(shù)目增加導(dǎo)致氣孔率升高。根據(jù)圖６，復(fù)合材料的質(zhì)量

１（５）假設(shè)隱晶質(zhì)石墨顆粒與ＰＶＡ仍按照Ｙ．Ａｇａｒｉ模型的導(dǎo)熱網(wǎng)鏈復(fù)合導(dǎo)熱，則復(fù)合后熱導(dǎo)率為ｌｇｋ＝Ｖｇｌｇ（Ｃ１ｋｍ）＋Ｖ１Ｃ２ｌｇｋｆ＝θｌｇ（Ｃ１ｋｍ）＋Ｖ１Ｃ２ｌｇｋｆ（６）將式（２）（３）（５）帶入式（６），化簡后得復(fù)合材料熱導(dǎo)率結(jié)果為ｌｇｋ＝１－４３πｄ２＋Ｈｏ（）３［］×ｌｇ（Ｃ１ｋｍ）＋４３πｄ２（）３Ｃ２ｌｇｋｆ（７）圖７為隱晶質(zhì)石墨復(fù)合材料熱導(dǎo)率實驗值與Ｙ．Ａｇａｒｉ模型、修正后的Ｙ．Ａｇａｒｉ模型理論值的比較折線圖�？梢钥闯�，修正后的Ｙ．Ａｇａｒｉ模型的復(fù)合材料熱導(dǎo)率的預(yù)測值與實驗值相近，且修正后的Ｙ．Ａｇａｒｉ模型比Ｙ．Ａｇａｒｉ模型理論值要高，這是因為復(fù)合材料中ＰＶＡ的厚度Ｈ０和氣孔率θ的影響。Ｙ．Ａｇａｒｉ模型只考慮到導(dǎo)熱填料的體積分?jǐn)?shù)、導(dǎo)熱填料和聚合物的熱導(dǎo)率，隱晶質(zhì)石墨／ＰＶＡ復(fù)合材料顆粒為球狀模型，忽視了復(fù)合材料顆粒間隙的存在及其作用，修正后的Ｙ．Ａｇａｒｉ模型將氣孔率θ這一因素與之相關(guān)聯(lián)。傳遞熱振動的聲子會在二相界面發(fā)生反射、折射、干涉和阻滯等散射現(xiàn)象，由于熱導(dǎo)率隱晶質(zhì)石墨?ＰＶＡ?氣孔，則在兩相界面熱量的散失過程中，石墨和ＰＶＡ的聲子散射熱量流失現(xiàn)象更為嚴(yán)重，故Ｙ．Ａｇａｒｉ模型預(yù)測值比實際理論值要低，在粒徑不變的情況下，石墨百分含量增加，ＰＶＡ包覆膜Ｈ０的厚度會隨之減小，散失的熱量更多，所以Ｙ．Ａｇａｒｉ模型比修正后的Ｙ．Ａｇａｒｉ模型的預(yù)測值

【參考文獻】：
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本文編號：3258337