低密度高回弹导热垫片的制备

以自制双组分导热凝胶为基料,引入高导热球形氮化硼和片状氢氧化铝作为导热组分,与球形氧化铝互配构筑复合导热网络,制得低密度高回弹导热垫片,研究了复配导热填料配方对导热垫片性能的影响。结果表明,将高导热、低密度的球形氮化硼及片状氢氧化铝引入复配导热填料体系中,可在保证导热垫片具备较高热导率的同时,显著降低导热垫片密度。但两者过量添加会导致导热垫片的柔韧性降低,表现为压缩强度提高、压缩永久变形率增大。因此,针对车用电子器件散热的应用场景,采用适量氧化铝替代部分氮化硼和氢氧化铝填料(氢氧化铝、球形氧化铝和球形氮化硼按质量比60.8:16.0:2.4复配)构筑导热网络,可以获得最优综合性能,所得导热垫片热导率为1.63W/(m·K),密度为1.85g/cm^(3),压缩率30%和50%时的压缩永久变形率为8.5%和28.3%。

高压电缆半导电屏蔽材料双逾渗网络对电阻率稳定性的影响

半导电屏蔽材料是制造高压电缆的关键组分,但仍存在电阻率高及其稳定性差难题。基于此,该文提出构筑双逾渗网络结构思路,选择乙烯-丙烯酸丁酯共聚物(ethylene-butyl acrylate copolymer,EBA)和低密度聚乙烯(low density polyethylene,LDPE)作为基体、导电炭黑(conductive carbon black,CB)作为导电填料制备半导电屏蔽材料,系统研究半导电屏蔽材料结构演变规律,评价半导电屏蔽材料结晶行为、电学性能、力学性能、表面光洁度等关键性能。实验结果表明:EBA与LDPE质量比为6:4时,半导电屏蔽材料内部形成双逾渗导电网络结构,相比于常规分布结构,其23和90℃的体积电阻率分别降低46.7%和74.4%,对应的正温度系数(positive temperature coefficient,PTC)降低52.1%,表明具有良好的电阻率稳定性。此外,该半导电屏蔽材料还具有优异的力学性能和表面光洁度。该结果可为高压电缆半导电屏蔽材料开发提供一定理论基础与数据支撑。

辐照交联LDPE/HDPE发泡材料的制备与性能

采用熔融共混法和辐照交联技术制备了低密度聚乙烯(LDPE)/高密度聚乙烯(HDPE)发泡材料,研究了HDPE用量对LDPE/HDPE发泡材料加工流动性、热性能、流变性能、发泡行为、力学性能和导热性能的影响。结果表明:HDPE的加入显著提高了LDPE/HDPE发泡材料的熔体流动速率和结晶度。与纯LDPE发泡材料相比,当HDPE的质量分数为30%时,LDPE/HDPE发泡材料的拉伸强度提高了32.3%,压缩强度提高了67.5%,邵氏硬度提高了14.3%,回弹性下降了16.0%,综合性能最佳。

原位制备低掺杂高导热聚酰亚胺纳米复合薄膜研究

导热聚合物材料广泛应用于各种电子设备和航空航天工业的热管理领域。添加高导热填料能改善聚合物材料固有的低导热系数,但高添加量会导致力学性能下降,限制其实际应用。因此,提高聚合物材料的导热系数并控制填料占比,以保留其良好的加工性与轻质性,成为该领域研究的热点。聚酰亚胺因其电绝缘性强、高热稳定性和优异的力学性能备受关注,然而,高填料占比会导致高成本和材料脆性等问题,难以满足实际生产需要。石墨烯以其大比表面积和优异导热性能,是导热填料的理想选择。提出了一种低含量(质量分数1%—5%)小片还原氧化石墨烯的掺杂策略,通过原位聚合制备聚酰亚胺导热复合薄膜。结果表明,利用改进Hummers法和差速离心法后还原制备的小片还原氧化石墨烯形成了有效的高导热碳纳米网络,显著提高了聚酰亚胺复合薄膜的热稳定性、力学性能和导热率。与纯聚酰亚胺薄膜相比,制备得到的SRGO/PI-3薄膜弹性模量提高了20.0%,SRGO/PI-5薄膜硬度提高了19.5%且导热率提高了3.35倍。这种低含量小片还原氧化石墨烯的掺杂策略,有望实现的高导热聚酰亚胺复合薄膜的大规模工业化制备和应用。

高导热炭材料的研究进展

炭材料具有高热导率、低密度、优异的机械性能,是近年来最具发展前景的一类散热材料。本文结合炭材料结构和传导机理主要介绍目前国内外在提高炭材料热导率方面的研究工作及发展趋势。

河南油田新庄、杨楼区块稠油热采井固井水泥浆

针对河南油田新庄、杨楼稠油热采井固井施工中存在的问题,通过对固井水泥石强度耐高温机理的分析、高强低密度水泥浆体系的研究及耐高温低密度水泥浆性能试验,筛选出了较为适宜的热采井固井水泥添加剂及其适用配比,设计出了耐高温高强低密度水泥浆配方。该配方具有低温早强、失水量低、水泥浆体稳定、水泥石致密、微触变等特点,较好地解决了水泥石高温下强度衰退和固井过程中水泥浆漏失的问题。

偏高岭土提高水泥基注浆材料在高地温隧道工程中的适应性

为提高水泥基注浆材料在高地温隧道工程的适应性,通过在室内模拟相应温湿度环境,研究了偏高岭土水泥基注浆材料的基本物理性能、力学性能以及隔热性。研究表明:温度升高、偏高岭土掺量增加、水胶比减小都会降低浆液析水率、增大浆液的黏度,在较小水胶比时温度对析水率的影响不明显,但温度和水胶比对浆液黏度的影响显著;浆液凝结时间随温度升高而缩短,水胶比为0.8的浆液在温度高于20℃时,凝结时间随偏高岭土掺量增加不断缩短,对水胶比为1.0的浆液,高温和较低温度下偏高岭土掺量对凝结时间的影响趋势各不同;养护温度达到50℃时,浆液结石体中后期抗压强度出现倒缩;抗压强度随偏高岭土掺量增加先增大后减小,在40℃养护下最佳掺量为8%时,抗压强度最大提高32.2%;随养护温度升高,源于偏高岭土的结石体增强因子先增大后减小,在50℃时达到最高值0.4;浆液胶结强度在30℃时达最高值23.8 MPa;结石体导热系数与养护温度呈线性负相关,偏高岭土的掺加可降低结石体导热系数。

低密度炭/炭保温材料导热性能的影响因素

本文制备了四种低密度炭/炭保温材料,分析了材料成型结构、基体炭类型、处理温度以及材料密度对导热系数的影响。结果表明:针刺整体毡结构导热系数最大,薄毡粘接结构导热系数最小,而厚毡粘接和薄毡与厚毡交替铺层结构的导热系数介于两者之间。树脂炭基体的炭/炭保温材料导热系数小于热解炭基体的导热系数。对于薄毡粘接结构低密度炭/炭保温材料随着处理温度的升高,导热系数呈上升的趋势。同样,薄毡粘接结构低密度炭/炭保温材料随着密度的增大,导热系数增大。

高性能胶粉聚苯颗粒保温浆料的组成及性能研究

胶粉聚苯颗粒保温浆料作为胶粉聚苯颗粒外墙外保温系统的主要组成部分,其性能对整个系统的性能有着重要影响。通过大量试验,研究了胶粉聚苯颗粒保温浆料的组分对其性能的影响,并在此基础上得到低密度、低导热系数、高抗拉强度和高软化系数的胶粉聚苯颗粒保温浆料的优化配合比组成。同时,利用混凝土温度线膨胀系数测定仪对胶粉聚苯颗粒保温浆料在湿热状态下的性能进行了初步测试和研究。

低温烧结高导热纳米银纸的制备及其烧结工艺研究

制备了一种用于大功率半导体封装互连用的低温烧结高导热新型热界面材料—纳米银纸。其外观为可裁剪的纸张状,测量其抗拉强度为3.89 MPa。纳米银纸主要由银纳米线组成,银含量约为99.5%,其余为聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为主的有机物。实验采用热压烧结方式,探究了不同烧结工艺对纳米银纸导热性能的影响。研究结果表明,纳米银纸可在200℃、10 MPa时实现烧结,并取得210 W∙m^(-1)∙K^(-1)的热导率(λ),升高烧结温度和压力至300℃、10 MPa则能进一步将纳米银纸烧结体的热导率提升至280 W∙m^(-1)∙K^(-1)。纳米银纸可为大功率半导体封装互连提供一种优选方案。

高导热T/R组件新型封装材料现状及发展方向

随着微电子技术的发展,T/R组件热流密度越来越大,封装材料也面临新的挑战,对新型高热导封装材料的需求变得愈加迫切。文章首先综述了传统T/R封装材料的优势及不足之处,同时指出了目前我国新型封装材料所存在的问题及进一步完善的措施,对金属基封装材料的发展趋势进行了展望,并提出了高导热T/R封装材料当前及未来的研究方向。

地热钻采高导热固井水泥材料研究综述

为了进一步研究地热钻采高导热固井水泥材料的最佳配料比,对现阶段的导热固井水泥研究领域进行了总结回顾和综合评述。从广泛的导热填料(金属和非金属导热填料)的研究现状、固井水泥原材料种类、导热水泥填料种类、外加剂掺量、导热固井水泥的性能等方面对目前导热固井水泥的研究阶段进行了归纳,总结前人研究的实验成果和理论基础,并展望了地热钻采高导热固井水泥材料提高或维持其他性能的发展方向。

刚性短切碳纤维预制体和酚醛浸渍碳烧蚀体的制备及性能

以短切碳纤维、热固性酚醛树脂为原料,经真空成型得到短切碳纤维预制体(Fiberform),再以Fiberform为骨架、酚醛树脂溶液为浸渍液,经反应干燥得到酚醛浸渍碳烧蚀体(PICA)。结果表明:Fiberform具有明显的各向异性,当Fiberform的密度由0.13 g/cm^3增大到0.18 g/m^3时,其纵向压缩强度由0.10 MPa增大到0.39 MPa,横向压缩强度由0.33 MPa增大到0.79 MPa。PICA具有酚醛气凝胶/碳纤维复合型结构,其密度可以通过控制酚醛树脂溶液浓度来调节。当PICA的密度由0.27 g/cm^3增大到0.43 g/cm^3,其纵向压缩强度由0.45 MPa增大到2.42 MPa,横向压缩强度由1.36 MPa增大到3.12 MPa。PICA的隔热性能与Fiberform相近,其纵向和横向热导率分别为0.08和0.11 W/(m·K)。

高抗冲导热绝缘PC/PE/Al_2O_3复合材料的制备与性能

以氧化铝(Al2O3)、线性低密度聚乙烯(LLDPE)和聚乙烯接枝马来酸酐(PE-g-MAH)熔融共混挤出得到Al2O3导热绝缘母粒,然后再与聚碳酸酯(PC)熔融挤出的母料法(两步法)制得高抗冲导热绝缘PC/PE/Al2O3(PE为LLDPE与PE-g-MAH)复合材料。探讨了相容剂种类、PC/PE比例、Al2O3用量等因素对PC/PE/Al2O3复合材料力学性能和导热性能的影响。结果表明,以PE-g-MAH作为相容剂,在PC/LLDPE/PE-g-MAH质量比为5/1/1,Al2O3用量为40%(质量分数)时,复合材料缺口冲击强度为27.2 kJ/m2,导热系数为0.644 W/m.K;当Al2O3用量增加到60%时,材料的导热系数为0.895 W/m.K,是PC/PE合金(0.260 W/m.K)的3.4倍。

铜纳米粒子导热增强固-液相变储能材料的性能

使用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和聚乙二醇(PEG)作为钝化剂对铜纳米颗粒进行原位包覆制备了PVP/PEG/Cu复合纳米粒子(CuNP),将其作为导热增强剂引入到PEG中制备了CuNP/PEG固-液相变储能材料(PCMs),并通过FTIR、XRD、DSC以及TGA表征了CuNP/PEG固-液PCMs的结构及热性能。利用纳米粒子表面的PVP与PEG之间的氢键和空间位阻效应,以及PVP对铜核的保护作用,赋予了铜纳米粒子在PCMs中优异的分散稳定性。结果表明,CuNP的引入能够显著提高复合相变储能材料的导热能力,并能够作为晶核加速材料的结晶行为。当纳米粒子的质量分数为5%时,CuNP/PEG固-液PCMs的相变焓为157.0 J/g,体系的储热速率、放热速率和结晶速率与纯PEG相比分别提高了34.09%、31.45%和53.33%。

导电剂对低温高电位热电池正极Cu_3V_2O_8性能的影响

在低温高电位热电池正极材料Cu3V2O8中分别加入铜粉、银粉等金属粉末及活性炭、乙炔黑、碳纳米管(CNTs)等碳材料作电子导电剂,通过放电测试研究了不同导电剂对正极性能的影响。结果表明,这些导电剂都可使正极放电性能有所提高,并且碳材料比金属粉末更适合用作低温高电位热电池正极材料的导电剂。正极中活性炭、乙炔黑、CNTs的适宜添加量分别为4%,3%和3%,其中CNTs的改善效果略好于其它两种。电解质的添加量对正极材料性能的影响较小,其适宜的添加量为30%。

高强度低密度水泥浆固油层技术

常规低密度水泥浆固井中存在水泥石抗压强度低、水泥浆游离液含量大、浆体稳定性差等突出问题,满足不了油层固井需要。为保护油气层、提高固井质量,通过深入研究,从筛选和优化水泥、外掺料及配伍外加剂入手,开发了高强度低密度水泥浆体系;并通过采取新工艺、强化技术措施,有效解决了油层固井中遇到的一系列问题,在中国科探1井、4000 m以上深井、煤层气井以及浅层稠油井等40余口井进行了油层固井作业,固井一次成功率100%,质量优良率90.5%,达到了满意的效果。

导热有机硅材料的研究进展

有机硅材料虽然具有优良的耐高低温性、电气绝缘性、耐候性、憎水性、耐腐蚀性等,但其导热性差,难以满足航空航天、电子电气、高频通信等领域对设备高性能化和小型化的需求。近年来,利用各种导热填料改性有机硅材料以赋予其导热性已成为研究热点之一。本文介绍了有机硅材料的导热机理,重点综述了近年来导热硅脂和导热硅橡胶的研究进展,并展望了其发展方向。

低密度烧蚀材料在中高热流环境应用的试验研究和理论预测

低密度烧蚀材料是为解决飞船再入过程中高焓、低热流长时间飞行热环境的防热问题开发的防热材料。随着新工程项目的开展,低密度烧蚀材料被要求应用于中高热流的新环境下。在电弧风洞上开展了低密度烧蚀材料在气流恢复焓为18MJ/kg,冷壁热流为720kW/m2的高焓、中高热流条件下的防热性能考核试验。试验中改进了传统的水冷框方式,水冷框与试验件之间增加了高性能隔热材料,避免了侧向热泄漏,提高了试验结果的准确性。试验结果表明低密度烧蚀材料能够满足中高热流的加热环境。同时开展了低密度烧蚀材料的防热性能计算研究。低密度烧蚀材料的烧蚀机理复杂,根据低密度烧蚀过程的本体热传导-热解-炭化机制,不同区域和阶段分别采用对应的预测方法,改进了炭化烧蚀的计算方法。将理论预测结果同风洞试验结果进行了对比研究,结果表明理论预测同风洞试验结果一致性良好。

地热井高导热低密度固井材料制备、性能及结构

高导热低密度固井材料(HLC)能够有效解决中深层地热井井深易漏的固井难题,并能有效提高地热井地下换热效率。通过正交实验,基于层次分析法和矩阵分析法,综合考虑导热系数、48 h抗压强度、密度和成本4个指标,制备了可用于中深层地热井固井的HLC;通过实验测试了固井材料的各性能指标;利用SEM、XRD和MIP观测了HLC的微观结构,并分析了导热机理。结果表明,HLC配方为:55%水泥+9%石墨+25%石英粉+2%粉煤灰+2%硅灰+2%降失水剂+3%稳定剂+1.5%膨胀剂+0.5%缓凝剂,W/C=0.78;其各项性能指标均满足相关规范要求;石墨的加入改善了HLC的微观结构及孔径分布;导热机理符合导热路径理论。可为中深层地热井的固井施工和相似材料的制备研究提供借鉴。