石墨烯/氧化铝微-纳杂化网络及导热电绝缘硅橡胶复合材料

日益发展的微电子设备对导热电绝缘热界面材料提出了更高的要求,通过构筑微-纳杂化导热网络实现了高导热电绝缘硅橡胶复合材料的制备。首先通过简单、环保的水相静电自组装策略制备了纳米氧化铝包覆的氧化石墨烯,随后通过高温热处理将其还原为TRGO@Al2O3纳米杂化填料。将其与微米氧化铝复配填充至双组份液体硅橡胶中,通过调节纳米氧化铝颗粒和氧化石墨烯的比例,研究不同纳米氧化铝包覆量对体系热导率和体积电阻的影响;通过控制纳米杂化填料与微米氧化铝颗粒间的复配比例,研究此微-纳杂化体系的导热协同效应。结果表明:在体积分数为3%的TRGO@Al2O3和54%的微米氧化铝颗粒复配时,复合材料的热导率约为2.5 W/(m·K),且体积电阻处于电绝缘水平(≥109Ω·cm)。

RGO/Al复合材料界面性质第一性原理研究

本研究采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,在广义梯度近似下,分别建立了具有不同碳氧比的“铝/氧化石墨烯/铝(Al/GO/Al)”界面模型以及含缺陷“Al/GO/Al”三层界面模型。探讨了含氧官能团和单空位缺陷、双空位缺陷以及拓扑缺陷对还原氧化石墨烯增强铝基复合材料界面性质的影响。研究结果表明:在“Al/GO/Al”界面模型中,环氧基优于碳原子而与铝原子产生明显的电荷交互作用,氧原子净电荷为-0.98e,铝原子净电荷为0.46 e,环氧基有利于复合材料中还原氧化石墨烯与铝基体之间的界面结合。当缺陷存在时,含缺陷的“Al/GO/Al”界面模型中缺陷处碳原子净电荷在-0.05e至-0.38e区间,环氧基与碳原子之间存在较弱的相互作用,与铝原子间相互作用明显较强。环氧基抑制了空位缺陷处碳原子与铝原子之间的反应,可保护含空位还原氧化石墨烯中碳原子结构的完整性。本研究可为开发高性能Al/GO/Al基复合材料提供理论指导。