本文關(guān)鍵詞：納米石墨片復(fù)合膜的制備及其導(dǎo)熱性能研究

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【摘要】：近年來,隨著智能電子產(chǎn)品和穿戴電子產(chǎn)品的快速發(fā)展,電子器件日益集成化、微型化和多功能化,導(dǎo)致了電子器件的發(fā)熱量和功率密度大幅度地提升。這對電子產(chǎn)品的熱管理,尤其是導(dǎo)熱材料,提出了苛刻的要求。納米石墨片是一種類石墨烯材料,制備成本較低,且具有很高的熱導(dǎo)率。因此,研究以納米石墨片為原料制備導(dǎo)熱石墨膜并應(yīng)用于電子產(chǎn)品的散熱是非常有價(jià)值的。本論文以納米石墨片為主要原料,采用沉積和涂膜方法,制備了GNP/CMC(納米石墨片/羧甲基纖維素鈉)和GNP/rGO(納米石墨片/還原氧化石墨烯)復(fù)合石墨膜,系統(tǒng)研究了相關(guān)工藝參數(shù)對拉伸強(qiáng)度、導(dǎo)熱、導(dǎo)電性能的影響,并實(shí)際測試了復(fù)合石墨膜的散熱效果。采用超聲剝離的方法制備出了納米石墨片并用其蒸發(fā)沉積出了GNP/CMC復(fù)合石墨膜,并探究了輥壓和熱處理工藝及CMC含量對復(fù)合石墨膜力學(xué)及導(dǎo)電導(dǎo)熱性能的影響。納米石墨片為表面光滑的片層結(jié)構(gòu),沒有嚴(yán)重的團(tuán)聚,厚度大約為50nm,片徑大約在2~10μm之間,并且邊緣地帶略有蜷曲和翹起。當(dāng)GNP:CMC=30:7時(shí)復(fù)合膜的綜合性能優(yōu)異,密度為1.11g/cm3,抗拉強(qiáng)度為14.2MPa,電阻率為3.89mΩ·cm,方阻為0.87Ω/□,熱擴(kuò)散系數(shù)為115.7mm2/s,熱導(dǎo)率為72.1 W/(m·K)。采用模擬芯片對復(fù)合石墨膜的散熱性能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測試,結(jié)果表明:當(dāng)功率密度為2W/cm2時(shí)GNP:CMC=30:3的復(fù)合膜可使芯片溫度下降43.7oC。采用改進(jìn)的Hummers方法制備出了氧化石墨(GO)和還原氧化石墨烯(rGO)并用其刷涂出了GNP/rGO復(fù)合石墨膜,并探究了化學(xué)還原和熱處理工藝及GO含量對復(fù)合石墨膜力學(xué)及導(dǎo)電導(dǎo)熱性能的影響。r GO也呈現(xiàn)片層結(jié)構(gòu),厚度大約為25nm,片徑大約在2~5μm之間,并且存在大量的褶皺和蜷曲。當(dāng)GNP:rGO=1:3時(shí)復(fù)合膜的綜合性能優(yōu)異,經(jīng)950oC熱處理后抗拉強(qiáng)度為16.9MPa,電阻率為4.14mΩ·cm,方阻為1.48Ω/□,熱擴(kuò)散系數(shù)為1080.6mm2/s,熱導(dǎo)率為323.8W/(m·K)。采用模擬芯片對復(fù)合石墨膜的散熱性能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測試,當(dāng)功率密度為2W/cm2時(shí)GNP:rGO=1:3的復(fù)合膜可使芯片溫度下降75oC,表明復(fù)合石墨膜的實(shí)際散溫效果顯著。最后,將GNP/rGO復(fù)合膜與目前市面上使用較多的膨脹石墨紙(EGP)和熱解石墨膜(PGS)進(jìn)行比較,結(jié)果發(fā)現(xiàn):當(dāng)功率密度為2W/cm2時(shí),GNP:r GO=1:3的復(fù)合膜(降溫75oC)的散熱效果優(yōu)于EGP(降溫73oC)低于PGS(降溫82oC),證明了復(fù)合石墨膜顯著的散熱效果和潛在的應(yīng)用價(jià)值。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TQ127.11;TB383.2

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本文編號：1200952