氧化铝填料对绝缘涂层导热性能的影响

以高模数硅酸钾溶液为基料,氧化铝为导热绝缘填料,加入硅丙乳液、消泡剂,制备有机无机复合硅酸盐导热绝缘涂层。通过测试硅酸盐涂层的导热系数、体积电阻率、孔隙率、孔径分布和元素分布变化,研究绝缘硅酸盐涂层导热性能。结果表明,适当提高氧化铝的质量分数,硅酸盐绝缘涂层的导热性能提升。氧化铝填料球形形貌和大粒径更有利硅酸盐绝缘涂层的导热性能提升。当填料为粒径2.9μm的球形氧化铝,且质量分数在37.5%时,涂层的导热系数最高达1.072 W/(m·K),体积电阻率大于10^(8)Ω·m,此时涂层的导热绝缘性能达到最佳。

基于正交试验的泡沫混凝土导热性能和孔结构研究

以硫铝酸盐水泥、粉煤灰为胶凝材料,采用正交试验法研究了发泡剂、减水剂、增稠剂对于泡沫混凝土导热性能的影响并确定最优组合。制备5组不同密度(300、400、500、700、900 kg/m^(3))泡沫混凝土,采用Photoshop图像处理软件对各组样品截面图进行二值化处理,并利用Image-Pro Plus软件对孔隙率、圆度值和孔径分布等孔结构特性进行分析。结果表明,影响泡沫混凝土导热系数的各因素主次顺序为增稠剂、发泡剂、减水剂。泡沫混凝土的密度与孔隙率呈负相关,相关系数R^(2)为0.91;密度越大,圆度值为1的孔隙占比越大。不同密度等级泡沫混凝土的孔径分布近似服从对数正态分布,孔径主要集中于200μm,且大孔径比例随着密度的增大而逐渐降低。

HGM@GO聚氨酯复合材料的制备和导热性能研究

首先通过氧化石墨烯(GO)包覆对空心玻璃微珠(HGM)进行表面改性,再经过物理混合制备改性空心玻璃微珠/聚氨酯复合材料,使用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、热重分析仪对经过氧化石墨烯包覆改性的空心玻璃微珠进行形貌和结构分析,对改性空心玻璃微珠/聚氨酯复合材料进行力学性能、导热性能、热膨胀性能等测试。结果表明:使用氧化石墨烯包覆空心玻璃微球对复合材料的硬度、拉伸强度、压缩强度和弯曲强度均有一定提升。在空心玻璃微球添加量高于5%后,复合材料的导热性能开始优于纯聚氨酯材料,表明空心玻璃微珠表面的石墨烯层使材料内部形成了高导热通道,整体提高了复合材料的导热系数,使复合材料密度降低的同时具备更加优良的导热性能。对复合材料的热稳定性进行测试分析发现,在添加了空心玻璃微珠填料之后,复合材料的热膨胀系数随温度增加的趋势得到了很好的抑制,在180℃下仍能保持较好的尺寸稳定性。

氮化硼负载BT@PANI核壳粒子协同改善复合材料介电与导热性能

采用原位聚合法对氮化硼纳米片(BNNS)进行了聚多巴胺(PDA)的表面修饰,利用PDA的粘附性在BNNS表面负载钛酸钡@聚苯胺(BT@PANI)核壳粒子制备了分级结构复合填料。结果显示,BNNS单片的BT@PANI负载量对复合材料介电和导热性能影响显著;与BT@PANI/PVDF复合材料比较,所得复合材料的介电性能随频率变化的稳定性得到明显改善。BNNS单片BT@PANI负载量最大的复合材料界面极化最弱,介电性能表现出更好的频率稳定性,20%(质量分数)的复合材料介电常数和损耗值分别是14.8和0.082(10^(5)Hz),热导率降到了最低的0.64 W/mK。频率高于10^(3)Hz,这种新型复合材料介电损耗下降幅度是介电常数的2倍以上。该工作同步实现了聚合物基复合材料的介电常数提高、介电损耗抑制及导热性能提升,为储能聚合物基复合电介质的发展提供了新思路。

Mg-6Gd-1Er-6Zn-0.5Zr合金轧板显微组织、力学性能与导热性能

结构−功能一体化镁合金在国防军工、交通运输、电子通信等领域具有广阔的应用前景,开发力学性能和导热性能协同提升的镁合金板材是实现结构功能一体化镁合金应用的关键。本文以固溶态Mg-6Gd-1Er-6Zn-0.5Zr(质量分数,%,简称GEZ616K)合金为研究对象,研究了轧制温度和变形量对轧制态GEZ616K合金微观组织及力学性能和导热性能的影响规律。结果表明:随着轧制变形温度的上升,变形量80%的板材组织经历了从低温混晶→均匀细小再结晶→高温粗大晶粒的变化过程,并伴随基面织构减弱、大角度晶界比例增加以及合金中位错密度降低;当轧制温度一定时,随着变形量的增加,合金中孪晶数量降低,再结晶比例增加,合金力学性能和导热性能同步提升。当轧制温度为425℃时,经80%轧制变形的GEZ616K合金展现出优良的力学性能和导热性能,其抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为280 MPa、227 MPa和11.4%,热扩散系数为72.9 mm^(2)/s,热导率为135.3 W/(m·K)。

基于ANSYS/APDL的织物导热性能影响因素

为研究织物导热性能的影响因素,提出了一种基于ANSYS的织物热传递有限元仿真二次开发系统。利用ANSYS/APDL软件对织物进行参数化建模,模拟分析在不同织物组织、织物紧度、经纬纱线材料条件下,织物中的热量传递过程及温度分布特征,并计算各织物的导热系数和蓄热系数。使用C-THERM TCi导热仪对织物样本的导热系数和蓄热系数进行测试,与模拟计算结果对比,发现模拟同实验测试结果的绝对误差值在4%以内,验证了该模型的有效性,并进一步探究了织物导热性能的影响因素。结果表明:在相同条件下,平纹织物的蓄热系数和导热系数最高,斜纹次之,缎纹最低;随着织物紧度的增加,织物的导热系数和蓄热系数也升高;随着纱线导热系数的上升,织物的导热系数和蓄热系数升高。研究结果对织物导热性能的参数化模拟仿真及良好导热性能的织物开发具有重要意义。

填料水泥导热性能实验及对U型地热井取热影响的数值模拟研究

地层与井筒之间的导热性能是以热传导为主的U型地热井技术取得成功应用的关键因素之一。针对U型地热井如何提升固井水泥的导热性能问题,采用室内实验和数值模拟方法研究了导热填料对固井水泥导热性能和取热效果的影响。研究结果表明,石墨相比于实验所用其他填料而言具有更好的提升固井水泥导热性能的潜力;随着石墨掺入比例的增加,固井水泥的导热系数近似线性增加,而抗压强度近似线性下降;高掺入比例的石墨固井水泥能显著提高工作介质在U型井水平段入口处的温度,但由于U型井换热主要发生在较长的水平段上,从长期运行来看过高的掺入比例并不能显著提高取热效果,建议固井材料中石墨掺入比例控制在10%左右。研究结果对U型地热井固井水泥导热填料类型筛选和掺入参数确定具有重要意义。

基于细观力学的石墨烯复合材料导热性能分析

基于细观力学理论,运用代表性体积元方法研究石墨烯填充聚乳酸复合材料导热性能。根据显微照片分析复合材料细观结构特征并构建细观结构模型,利用有限元方法求解复合材料等效导热系数,并通过与实验结果对比验证模型正确性和有效性。通过参数化分析研究各细观结构参数对复合材料导热性能的影响规律,所建模型及相应参数化分析结果,对石墨烯填充复合材料的导热性能预测及改进优化具有较强的指导意义。

碳基材料对脂肪酸复合相变材料导热性能影响的研究进展

为解决单一脂肪酸导热性差的应用缺点,并扩大其应用范围,综述了脂肪酸与不同碳基材料(石墨、碳纳米管、石墨烯类、碳纤维、生物基炭、石墨化碳泡沫)相结合制备复合相变材料对其导热性能的影响,并对不同碳基材料进行比较。与单一脂肪酸相比,脂肪酸碳基复合相变材料极大程度上提高了稳定性及导热性能,是解决单一脂肪酸应用问题的一种有效手段。在实际应用中,可根据需求挑选适宜的碳基材料来制备脂肪酸碳基复合相变材料。在未来仍需加深对脂肪酸碳基复合相变材料导热性能的研究,以确保碳基材料新应用的开发。

紫外光照对氮化硼/碳纳米管/聚乙烯醇缩丁醛复合材料导热性能的影响

以PVB为基底,碳纳米管和氮化硼为填料,采用溶液共混法制备成复合材料,并针对波长范围、照射时长和辐照强度3种影响因素,开展了人工紫外照射实验,通过瞬态电热技术测量了不同波长、不同照射时长和不同辐照强度下复合材料的热扩散系数和导热系数。结果表明,氮化硼/碳纳米管/聚乙烯醇缩丁醛复合材料对波长为340 nm的光照射线更为敏感,且随着照射时间的增长或者辐照强度的增大,材料内部结构会发生断裂和降解,使得其热扩散系数呈不断下降的趋势。

微量Ce添加对Al-Si-Fe铝合金微观组织及导热性能的影响

随着汽车零部件、通讯和电子产品的发展,其对铝合金的导热性能提出更高的需求,因此急需开发新型高强韧高导热铝合金材料。通过金相显微镜、扫描电镜、涡流电导率仪和万能力学性能测试仪等研究了微量Ce添加对Al-Si-Fe铝合金的微观组织、导电导热性能以及力学性能的影响。结果表明,稀土Ce添加量少于0.05%时对组织没有明显细化,0.07%Ce可以细化铝合金的微观组织,减少二次枝晶臂间距,初生α-Al相由粗大的枝状晶转化成胞状晶。当Ce含量为0.07%时,合金中出现亮白色的块状Al11Ce3相和灰白色针片状β-Al5FeSi相。稀土Ce元素的添加能提高合金的导电和导热性能,当添加0.07%Ce时,合金的导电率和导热率达到最佳值,导电率为36.6%IACS,导热率为153.97 W/(m·K)。随着微量稀土Ce元素的添加,合金的抗拉强度与屈服强度整体变化不大,抗拉强度为144.5 MPa,屈服强度为89.7 MPa,但伸长率有所提升。当添加0.07%Ce时,合金伸长率为4.54%,比未添加Ce时提升26.1%,这是由于微量Ce没有对组织产生足够的细化效果来提高强度,而使共晶Si和富铁相变质与细化,故提高了合金的伸长率。

调控纺丝温度提高中间相沥青碳纤维的力学和导热性能

湖南大学、湖南东映碳材料科技股份有限公司和北京航天材料及工艺研究所的研究人员在《新型碳材料杂志》上发表了题为“基于工程化设备通过调控纺丝温度提高中间相沥青碳纤维力学和导热性能”的论文。研究人员发现,通过调整纺丝温度,中间相沥青基碳纤维(MPCF)的机械性能和热导率可以在制备过程中得到显著提升。在纺丝温度为309℃的情况下,该碳纤维的导热系数和抗拉强度分别为704 W/(m·K)和2.16 GPa。当纺丝温度升至320.5℃时,该碳纤维的热导率和拉伸强度增加了约50%,分别达到1077 W/(m·K)和3.23 GPa。

石墨烯/聚偏二氟乙烯界面导热性能的模拟研究

采用分子动力学模拟方法,定性分析石墨烯取向对石墨烯/聚偏二氟乙烯(PVDF)复合材料界面热导的影响,研究石墨烯边缘功能化及其比例与石墨烯/PVDF界面热导之间的关系.研究结果表明调节石墨烯在复合材料中的取向程度及对石墨烯边缘功能化有利于提高石墨烯/PVDF复合材料界面热导.模拟结果为设计和制备高导热复合材料提供新的思路和见解.

高导热PVDF/Ag纤维膜的构建及其导热性能

为了提高纤维材料的导热性能,选择不同尺寸的Ag片作为导热填料,通过静电纺丝技术一步构建了具有三维互通导热网络的PVDF/Ag纤维膜,对其形貌和化学结构进行表征,研究Ag片尺寸、Ag片含量、压缩程度对其导热性能的影响,并对其实际应用能力进行评估。结果表明:加入混合尺寸Ag片,能够形成单根纤维内部连通和纤维之间外部连通的三维互通网络结构。具有该结构的PVDF/Ag纤维膜表现出优异的导热性能,导热系数达0.1038 W/(m·K),比纯PVDF纤维膜提高了61%;将其压缩处理后,导热系数进一步提升至8.693 W/(m·K),是压缩前的83.6倍。此外,三维互通网络的PVDF/Ag纤维膜还展示出优异的力学应用能力和疏水性能。研究结果对进一步开发多功能集合的纺织品及柔性材料具有重要的参考价值。

精准探究材料导热性能

实验原型及不足教材中的“热传导”实验方法是,在等径同长的5种材料棒(木材、塑料、铜、铝、钢)的同一高度处用凡士林粘上塑料珠,将材料棒放入烧杯中,倒入开水观察材料棒上的塑料珠是否掉落并记录掉落时间(如图1)。实验中可以观察到,3种金属棒上的塑料珠先后掉落,2种非金属棒上的塑料珠没有脱落的现象,通过归类建构“热的良导体和不良导体”的概念。

石墨烯层间原位生长碳纳米管薄膜制备及其导热性能研究

随着电子器件的集成化程度越来越高,对热管理材料的导热性能提出了更高要求。石墨烯具有很高的面内导热系数,由石墨烯微片堆叠而成的石墨烯薄膜面内方向具有较高导热性能,但是其厚度方向导热性能较低。碳纳米管与石墨烯有相同的元素组成和相似的晶体结构,碳纳米管轴向热导率很高。本文通过将氧化铝颗粒、催化剂二茂铁和碳源PMMA同时引入氧化石墨烯薄膜层间,在氧化石墨烯薄膜热还原的同时,原位生长碳纳米管,形成含氧化铝颗粒、一维碳纳米管和二维石墨烯三种材料和多维结构石墨烯复合薄膜。其中,二维石墨烯片提供高的面内导热性能,沿石墨烯膜厚度(层间)生长的一维碳纳米管提供较高的厚度方向导热性能;氧化铝颗粒作为高导热填料,填充石墨烯薄膜的层间间隙,连通石墨烯片导热通道;同时,氧化铝颗粒作为碳纳米管高效原位生长的衬底,显著提高碳纳米管的生长效率,提高碳纳米管含量,显著提高石墨烯膜的导热性能。研究结果表明,厚度为50μm的还原氧化石墨烯复合薄膜的面内导热系数达1006±32 W/mk、厚度方向导热系数达7.30±0.16 W/mk。

橡胶和炭黑种类对硫化胶导热性能的影响

研究4种橡胶[天然橡胶(NR)、溶聚丁苯橡胶(SSBR)、乳聚丁苯橡胶(ESBR)、顺丁橡胶(BR)]配方和9种炭黑配方硫化胶的导热性能,建立硫化胶比热容的准确测试方法,分析得出导热性能相对优良的橡胶和炭黑种类。结果表明:调制差示扫描量热法(MDSC法)能够真实反映硫化胶的比热容,提高测试效率和准确度;不同橡胶和炭黑配方硫化胶的比热容均随温度的升高而增大,热扩散系数与温度有较好的线性负相关性,导热系数均随温度的升高呈现减小趋势;相同温度下,BR,ESBR,SSBR,NR硫化胶的热扩散系数和导热系数均依次减小;炭黑结构度高、粒径小有利于硫化胶热扩散系数的增大,中等粒径炭黑对于提高硫化胶的导热系数有较好的效果。

孔隙率及粒径尺寸对纳米银浆烧结接头导热性能影响的研究

纳米银浆烧结体表现出的优异导热能力和良好的综合机械性能使其成为热管与堆芯基体间隙填充的优选材料。本文依据导热性能的定义对典型的纳米银浆烧结后的多孔结构进行建模,调用LiveLink for Matlab接口链接Matlab和Comsol软件设置不同孔隙率和粒径尺寸,得到两种参数对纳米银浆烧结组织导热性能的影响规律。所得结果对纳米银的工程应用具有重要的指导意义。

基于导热性能研究的传热传质强化介质石墨膨胀工艺分析

本文以基于导热性能研究的传热传质强化介质石墨膨胀工艺为研究对象,通过实验和理论分析,探讨了石墨膨胀工艺对传热传质性能的影响。首先,通过石墨膨胀工艺的实验研究,得出了石墨膨胀工艺对导热性能的显著提升效果。实验结果表明,石墨膨胀工艺能够显著提高介质的导热性能,从而提高传热传质效率。其次,通过理论分析,揭示了石墨膨胀工艺对传热传质性能的影响机制。石墨膨胀工艺能够增加介质的表面积,提高传热传质的接触面积,从而增强传热传质效果。最后,通过对比实验和理论分析结果,验证了石墨膨胀工艺对传热传质性能的强化效果。本研究为石墨膨胀工艺在传热传质领域的应用提供了理论和实验依据,具有一定的工程应用价值。

Yb^(3+)、Er^(3+)共掺杂Sm_(2)Zr_(2)O_(7)陶瓷导热性能研究

为探究在Sm_(2)Zr_(2)O_(7)中A位掺杂Yb^(3+)和Er^(3+)对其导热性能的影响,采用固相合成法制备(Sm1-x-yYbxEry)_(2)Zr_(2)O_(7)(x=0.05,0.1;y=0,0.1)陶瓷材料,并对其物相结构及热物理性能测试。研究发现,改性后的(Sm1-x-yYbxEry)_(2)Zr_(2)O_(7)陶瓷材料为立方烧绿石结构。由于质量差和半径差的变化,声子散射增强,平均自由程减小,热导率降低,在600℃下,(Sm0.85Yb0.05Er0.1)_(2)Zr_(2)O_(7)的热导率为1.3 W/(m·K),Yb^(3+)和Er^(3+)的共掺杂可有效降低陶瓷材料的热扩散系数及热导率(RT~1000℃),可作为热障涂层候选材料。