發(fā)布時間：2021-03-30 09:22

　　如今的電子工業(yè)越來越向大功率、智能化及集成化方向發(fā)展,電子器件耗散功率急劇上升等一系列問題,使得兼具質(zhì)輕、高導(dǎo)熱導(dǎo)電性、高強度等諸多優(yōu)勢的碳材料在熱管理材料領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景,但碳材料的高導(dǎo)熱性被局限于納米尺度上。目前市場上,宏觀碳材料制品的導(dǎo)熱性能良莠不齊。高溫?zé)崽幚肀徽J(rèn)為是一種可改善宏觀碳材料制品導(dǎo)熱性能一種有效方法,但高溫?zé)崽幚硎侨绾斡绊懱疾牧系膶?dǎo)熱性能的。這兩者之間的影響機制的探究,對理解和制備高導(dǎo)熱宏觀碳材料制品至關(guān)重要。本文利用瞬態(tài)電熱技術(shù)（TET）和電流熱退火方法,對聚丙烯腈基碳纖維（PAN-CF）、碳納米管導(dǎo)電薄膜（CNTB）、碳納米管纖維（CNTF）和超薄石墨紙（GP）四種碳材料的有效熱擴散系數(shù)(α_eff)進行原位測量。研究了退火溫度對上述四種碳材料導(dǎo)熱性能的影響,并對電流熱退火過程中的各種聲子散射機制進行了分析總結(jié);對電流熱退火處理后的碳材料進行Raman表征,分析了電流熱退火過程中,碳材料的微觀結(jié)構(gòu)演變;探究了電流熱退火條件下,碳材料的微觀結(jié)構(gòu)、導(dǎo)熱與導(dǎo)電性能之間的關(guān)聯(lián)機制。主要實驗結(jié)論如下:（1）對未經(jīng)電流熱退火處理的PAN-CF、CN... 

【文章來源】：青島理工大學(xué)山東省

【文章頁數(shù)】：82 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

(a)理想的石墨晶體結(jié)構(gòu)[28,29]

青島理工大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文4層石墨層卷曲形成的單壁碳納米管。CNT具有良好的機械性能和儲氫性能、優(yōu)良的導(dǎo)體或半導(dǎo)體特性、優(yōu)異的光學(xué)性質(zhì)及導(dǎo)熱性能等，被廣泛應(yīng)用在機械、儲能、信息、光電、傳感、材料增強體等方面[3]。而且由于CNT本身所特有的較長長徑比圓柱面結(jié)構(gòu)以及所擁有的sp2雜化，使得CNT具有比石墨更優(yōu)異的機械強度和導(dǎo)熱性能[33]。但由于管間范德華力較大和CNT相互纏繞的情況，CNT比較容易發(fā)生團聚現(xiàn)象[34]。圖1.2單壁碳納米管模型1.2.3石墨常見的石墨主要有天然石墨和人造石墨，與其他材料不同，石墨具有復(fù)合晶體結(jié)構(gòu)，如圖1.1石墨晶胞模型所示，晶胞在六角網(wǎng)平面上屬于原子晶體，平面與平面之間屬于分子晶體[35]。石墨制品因其具有高導(dǎo)熱導(dǎo)電、耐腐蝕、低熱膨脹系數(shù)、優(yōu)異的機械性能及制備工藝簡單、綠色經(jīng)濟等優(yōu)勢，在密封材料、散熱裝置、傳感器、電池及超級電容器等方面有著廣泛的應(yīng)用。本文選用目前使用范圍較為廣泛，性價比較高的聚丙烯腈基碳纖維（PAN-CF）、碳納米管纖維（CNTF）、碳納米管導(dǎo)電薄膜（CNTB）和超薄石墨紙（GP）來作為實驗研究對象。1.3碳材料的導(dǎo)熱機制1.3.1聲子熱輸運熱傳遞是由于存在空間溫差而傳遞的熱能。當(dāng)介質(zhì)或介質(zhì)之間存在溫差時，必須進行傳熱，物質(zhì)在分子和原子水平上維持著這種傳熱模式。由于粒子之間的

青島理工大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文10sample0+4024∑exp[22eff2]4∞=1將歸一化平均溫升定義為t0t→∞0，其理論表達(dá)式為：484∑2∞=1exp[22eff2]2由于直接測量樣品的溫升比較困難，我們可以通過TET測試技術(shù)間接得到樣品的溫升。樣品被施加階躍電流后，其溫度變化引起電阻改變，進而導(dǎo)致電壓變化。因此，樣品的歸一化溫升的實驗值exp可以通過電壓的變化來表達(dá)：exp(sample0)∞0，其中0和∞分別是在TET測試中樣品被加熱前的初始電壓和被加熱后達(dá)到穩(wěn)態(tài)時的電壓。樣品的V-t曲線被示波器記錄，結(jié)合公式(2.1)，即得到樣品的一系列熱擴散系數(shù)，將一系列值代入表達(dá)式(2.2)中得到樣品歸一化溫升的理論值，然后對和exp進行擬合，最終將擬合效果最好的那個值作為樣品的有效熱擴散系數(shù)eff，再結(jié)合樣品的密度和比熱容p，即可得到樣品的有效導(dǎo)熱系數(shù)eff，即effeff。圖2.1.實驗原理圖

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
[1]基于碳納米管陣列的界面接觸傳熱強化方法研究[D]. 王苗.南京理工大學(xué) 2016

碩士論文
[1]納米二氧化鈦薄膜的制備及導(dǎo)熱性能研究[D]. 陳然然.青島理工大學(xué) 2018
[2]微納石墨烯粉體導(dǎo)熱性能的測量與研究[D]. 張文嬋.青島理工大學(xué) 2016
[3]柔性石墨膜的制備及其導(dǎo)熱性能研究[D]. 劉榮躍.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2013
[4]拉曼光譜研究碳纖維的微觀結(jié)構(gòu)和性能[D]. 石彥平.東華大學(xué) 2011
[5]碳材料催化石墨化研究[D]. 張風(fēng)英.湖南大學(xué) 2009
[6]高導(dǎo)熱炭材料的微觀結(jié)構(gòu)對其導(dǎo)熱性能影響的研究[D]. 王海旺.北京化工大學(xué) 2008



本文編號：3109282