石墨烯基导热薄膜的研究进展

随着现代技术的发展,散热和导热已成为制约芯片器件小型化和大功率制造业发展的关键问题之一。由于传统的金属导热材料存在密度大和易氧化等问题,近年来以石墨烯基材料为代表的非金属碳基材料逐渐成为国内外的研究热点。本文综述了近年国内外石墨烯导热薄膜的制备方法及最新研究成果,分析讨论了热处理工艺、晶粒尺寸、薄膜密度及杂质原子和缺陷等对石墨烯导热薄膜性能的影响和物理机理,并对该领域的发展趋势进行了展望。

石墨烯导热纸研究进展

由于依靠声子进行热传导的特性,石墨烯具有异乎寻常的高热导率。理论和实验研究均已证明,单层石墨烯的热导率可达5000 W·m^(-1)·K^(-1)以上,是目前已知热导率最高的一种材料。然而,单层石墨烯由于厚度薄、片径小等几何尺寸上的原因而很难在宏观尺度上获得实际应用。得益于化学方法制备高质量石墨烯粉体的快速发展,将石墨烯粉体制备成柔性的高导热石墨烯纸是近几年的热点研究方向之一。虽然石墨烯纸的面内热导率已经能够达到1000 W·m^(-1)·K^(-1)以上,但与单层石墨烯的热导率仍存在较大的差距,且纵向热导率低。近几年,科研人员从大尺寸石墨烯粉体的采用、石墨烯纸微观结构的优化、还原处理方法的改进、石墨烯与其他物质混合等方面进行了研究,在提高石墨烯纸的热导率上取得了比较显著的效果。本文综述了有关石墨烯纸的研究进展,介绍了石墨烯纸的制备方法,并分析影响石墨烯纸热导率的因素,讨论增强石墨烯纸热导率的方法,总结了提高石墨烯纸热导率的研究思路和发展趋势,最后展望了石墨烯纸在热管理领域的应用。

氧化铝纳米粉体悬浮液强化导热研究

利用非稳态热丝法测量了 2种纳米氧化铝粉分别分散于水和乙二醇 (EG)中制备成悬浮液的导热系数 .分析研究了悬浮液 pH值、分散剂、纳米氧化铝粉体积含量、基体液体导热系数以及纳米氧化铝粉体团聚状态对悬浮液导热系数的影响 .结果表明 :悬浮液的导热系数随粉体加入量的增加而增加 ;相同体积含量的同一粉体悬浮液 ,基体液体为乙二醇的导热系数相对增加量明显比基体液体为水的大 ;团聚较多的粉体悬浮液的导热系数大于团聚较少粉体的悬浮液 ;pH值对悬浮液的导热系数无明显影响 ;分散剂的加入 ,增大了粉体和基体液体间的界面热阻 。

平行热线法测定松散煤体导热系数试验

根据国际标准的平行热线法原理,设计出测定松散煤体导热系数试验装置,给出了其计算方法,并对祁东煤矿的不同粒径及不同含水量的煤质进行了反复试验,结果表明:随着粒径及含水量的增加,煤体导热系数呈上升趋势,且越趋平稳;最后对结果作了详细分析。

客体分子数对甲烷水合物导热性能影响的分子动力学模拟

采用EMD方法 Green-Kubo理论计算263.15K晶穴占有率0～100%sI甲烷水合物的热导率,研究客体分子数对甲烷水合物导热性能的影响。模拟结果显示,甲烷水合物的低导热性能由主体分子构建的笼形结构决定。而在相同温压条件下,随着客体分子甲烷进入晶胞数目增多,晶穴占有率增大后,密度增大,同时客体分子对声子的散射也增强,二者均导致导热性能增强。

烃类水合物导热特性的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟方法 Green-Kubo理论计算了263.15 K、3 MPa,sⅠ乙烷水合物、乙烯水合物的导热,给出密度和热导率值。从主客体分子和晶体结构(致密性、规整程度)对导热的影响等角度研究了烃类水合物(甲烷水合物、乙烷水合物、乙烯水合物)导热的特性。结果显示化学性质相似、分子量相差不大的烃类形成的水合物,其导热具有相似的温度压力依赖关系和晶体结构相关关系。对于sⅠ型水合物,水分子对水合物导热的影响远远超过客体分子对导热的影响。水合物的分子量越大,水合物密度越大,热导率越大。水合物晶体越致密、晶格越规整,热导率越大。

热带法测量导热系数时材料最小厚度的确定

在介绍了热带法测量导热系数原理的基础上,通过fluent软件建立了数理模型,对热带法测量导热系数过程中材料厚度对测试结果的影响进行分析计算。在保证合理温升与可接受误差范围前提下,得到不同导热系数材料对应的最小可测厚度,并结合自行搭建的导热系数测试设备选取不同材料进行实验验证。结果表明:根据预估材料导热系数的大小从而确定其最小可测量厚度的方法有效,既解决了以往测试中所有材料要求同一测量厚度而带来的制样困难,将材料可测厚度从原来25 mm减小到了5 mm,甚至更薄,扩大了可测材料范围,又减小了以往叠加测量带来的接触热阻误差,提高了测试精度。对提升热带法测试技术水平及灵活应用有一定的借鉴意义。

变热导率的测量方法

A method is proposed for measuring the thermal conductivity of matter which varysnonulinearly with temperature. Existing measuring equipment can be used without anychange in this method and the thermal conductivity of infinite slab, infinitely long cylinderand sphere can be described by the same equation. The thermal conductivity of fly ash nat-urally deposited was measured and the dependence of thermal conductivity on temperatureis obtained by using this method. Experimental result agreed reasonably with the predictedresults by the predictive relation derived in this paper.

热线法测量半透明固体材料的导热系数

建立了适用于热线半透明固体材料导热系数测试系统的简化解析模型。针对一种半透明固体材料—Ｋ９冕玻璃，在２９７～１２３０Ｋ温度范围内进行了测试研究。

混合颗粒流分形模型及相关有效热传导的分析

将适用于两体混合颗粒流的能量均分定理推广到非均匀的复杂混合颗粒流系统 .根据混合颗粒流具有的分形特征 ,推导出颗粒流中颗粒的分形速度分布函数 ,并建立混合颗粒流有效热传导的分形模型 .由此导出质量连续分布的复杂混合颗粒流的有效热传导系数 。

微孔纳米板与陶瓷纤维板热导率对比研究

文摘采用非稳态热线法测试了微孔纳米板与陶瓷纤维板在RT^1 000℃区间热导率,利用SEM微观形貌与荧光光谱成分分析,结合微观导热机理对测试结果进行了分析。结果表明:纳米板热导率分布在0.03~0.1 W/(m·K)区间,纤维板为0.055~0.25 W/(m·K);两种材料热导率均随着温度升高而增大,且规律均为先缓后急,不同的是,纤维板热导率在300℃以后开始急剧增大,而纳米板在550℃之后才开始较快增长;纳米板整体上升趋势缓于纤维板,温度越高,两者热导率差异越大。分析认为纳米尺寸的固体颗粒及内部气孔是纳米板拥有低热导率的关键因素。

地热田高地温异常成因机理及温度分布特征

在地热研究中地热田高地温的形成原因、为何地热田深部会出现低地温梯度等说法不一,未有定论。本文对前人所提出的地温场影响因素逐一进行了分析,采用地热场正演模拟手段,对有异常热源供热-岩浆囊和无热源的热传导两种情况进行了研究。认为多数异常热源如岩浆囊,相对于地质演化时间尺度而言,其冷却速度较快,并不能直接为地热田供热;寻找地热田主要在浅部有一定厚度的好的热盖层和深部有高导层的区域进行;构造运动所引起的物性-热传导性的横向不均匀性才是引起高地温场的主控因素;地热田在垂向上温度随深度呈镜像倒影关系,会呈现浅层地温高,向深部地温梯度急剧减小,直到"高导均化深度",大量地热田温度实测结果说明了这一结论的正确性。

高导热绝缘材料的研究进展

主要介绍了高导热绝缘材料的应用以及导热填料对高导热绝缘材料性能的影响因素。重点介绍了填料种类、尺寸、表面处理和加入量对于导热绝缘高聚物性能的影响,并分析了高导热绝缘材料的未来研究方向。

关于离散热传导物理模型的探讨

本文从热传导离散物理模型上论证了集中质量热容矩阵模型可以在离散点上满足热量守恒定律，采用它就可以避免许多热传导时间积分中的不合理现象。几个算例表明了该模型具有良好的精度。

梯形闭合空间内多孔介质中自然对流的有限元计算

本文采用Galerkin有限无法对梯形闭合空间内多孔介质中的自然对流进行了数值分析与计算。计算区域是从导热区到稳定对流区(Rα:5～350),得到了梯形倾角为0°、5°、10°、30°、45°等角度的流场、温度场分布以及Nu数随Rα数的变化曲线,并详细地讨论了迭代初值、松弛因子、单元数对计算结果的影响。计算结果表明:梯形倾角增大,换热增强,并且在小Rα数(小于第一临界雷利数Rα_c=40)的情况下也会形成稳定的流动。最后对计算结果进行了讨论并与其它方法进行了比较。

热传导反问题智能化识别

基于一种时域精细算法和蚁群算法,利用测量信息和计算信息构造最小二乘函数,将多宗量反演识别问题转化为一个优化问题,建立了求解多宗量一维瞬态非线性热传导反问题的智能优化数学模型。可对非线性内热源强度、导温系数和边界条件等多个热学参数进行组合识别。对信息测量误差作了初步探讨,数值验证给出令人满意的结果。结果表明该计算模型能够对非线性多宗量热传导反问题进行有效的求解,并具有较高的计算精度。

金属热导率的第一性原理计算方法在铝中的应用

热导率是金属材料的一个基本物理性质,金属材料热导率的计算对理解和设计新型热电材料具有重要的理论意义。由于金属的热导率由声子热导率和电子热导率两部分组成,本文从第一性原理计算出发,并以金属铝为例,计算了铝的声子谱和电子能带结构,并结合徳拜模型、形变势模型和Drude自由电子气模型,分别计算获得金属铝在300 K下的声子热导率和电子热导率为4.8 W/m K和186.1 W/m K,该计算值与实验值较吻合。该研究为预测和设计新的热电材料提供理论支持。

电子设备模块与机箱导轨接触热阻测量

通过对电子设备模块内芯片的传热路径分析,建立了模块结构件与机箱导轨接触热阻测试系统,测量并计算出模块结构件与机箱导轨之间的接触热阻,并且得出在工程实际中6061铝合金固体—固体界面间接触热阻与模块功耗的关系,为后续设计计算、仿真提供了依据。

APG冷板热传导性能研究

介绍了APG冷板的结构形式,分析了不同热导率的石墨对APG冷板热导率的影响,最后给出APG冷板选用不同热导率的石墨材料的建议。

电子设备机箱导轨和模块间接触热阻计算分析

在电子设备热设计工作中,为了精确地分析发热芯片的温升情况,特别是自然散热方式下,机箱导轨和模块之间的接触热阻不能忽略。但是在产品前期的设计工作中,无法得到较为准确的接触热阻值。因此,针对自然散热方式下机箱的导轨/模块接触热阻进行计算分析,为其热设计工作提供理论分析参考。