表面负载金属纳米粒子的氮化物陶瓷导热填料的制备与表征

采用直接混合加热法制备氮化物陶瓷复合导热填料,这是一种可以批量生产,并且不使用溶剂、对环境友好的制备方法。通过扫描电镜、X射线衍射仪、TCI导热仪研究不同金属纳米粒子(镍、钴和银)在氮化物(氮化铝、氮化硼)上的负载情况以及负载量,并考察了复合陶瓷导热填料对聚乙烯醇基复合导热膜导热性能的影响。结果表明,金属纳米粒子成功负载到氮化物上而不改变氮化物的晶体结构。且负载金属粒子的尺寸随乙酸盐含量的增加而增大。另外,负载金属粒子的陶瓷导热填料能有效提高聚乙烯醇基复合导热膜导热能力,Ag/AlN-0.05导热膜的导热率能达到0.752 W/(m·K)。

不同无机填料对导热硅脂热导率的影响研究

用无机填料填充硅油可以制备优良的导热硅脂,并且显现出广阔的发展前景。笔者在阐述硅脂导热机理和理论分析的基础上,在玻璃反应釜中,温度为120℃,抽真空2h的条件下,制备了硬脂酸锌表面处理的球形氧化铝导热硅脂、不同粒径导热硅脂、不同种类填料填充的导热硅脂(包括氮化铝,碳化硅,石墨)和二元混合填充导热硅脂,分析了硬脂酸锌表面处理、填充比例、粒径大小等因素对单组分导热硅脂热导率的影响以及增强填料与主填料之比对二元混合填充导热硅脂热导率的影响,通过测试导热硅脂热导率来比较导热性能的好坏,并分析了试验中出现的工艺性问题。

高分子复合材料导热性能研究

以Al2O3、MgO和BN三种无机填料作为尼龙6(PA6)的导热填料,研究填料的种类、填充量、粒径大小和粒径配比等对复合材料热导率的影响。结果表明:PA6基复合材料的热导率随导热填料填充量的增加而增大,随导热系数大的填料填充量的增加增大较快;导热系数大的填料的粒径对复合材料的导热系数的影响比较明显;导热系数大的填料,不同粒径的复配可以显著提高复合材料的导热系。

多尺度球形氧化铝协同提升侧链液晶聚硅氧烷的导热性能

设计了一种多尺度Al_(2)O_(3)填充的方式,通过不同尺度粒子构建致密填料网络,以提高侧链液晶聚硅氧烷(SCLCP)复合材料的导热性能。研究了多尺度Al_(2)O_(3)@SCLCP复合材料的微观结构和热性能,结果表明,与单一尺寸Al_(2)O_(3)填充的聚硅氧烷复合材料相比,在相同90%填料负载下,多尺度填充Al_(2)O_(3)@SCLCP复合材料表现出更高的热导率,这归因于适当的多尺度填料形成的有效导热通路。尤其在90%(5μm Al_(2)O_(3)∶40μm Al_(2)O_(3)=3∶2,质量比)的填料负载下,Al_(2)O_(3)@SCLCP复合材料获得了1.931 W/(m·K)的面外热导率,导热性能相比纯聚硅氧烷提升约618%。为制备具有广泛潜在应用前景的高导热复合材料提供了一种简单的策略。

填料对导热硅脂性能的影响

研究了不同粒径分布填料对导热硅脂热导率、黏度的影响。用硅烷偶联剂、表面活性剂等对填料进行处理,对比了不同处理剂对产品性能的影响。结果表明使用合适的表面处理剂与选用合适粒径分布的填料有助于降低产品黏度,提高产品热导率。

AlN/碳纤维混合填充橡胶复合材料的导热性能

高导热橡胶复合材料由于其具有耐腐蚀、电绝缘等优点,被广泛应用于航空、航天、电子等需散热的工业领域中.在橡胶基体中填加高导热填料是提高复合材料导热性能的最有效、最常用的方法,通常采用单一填料如炭黑、金属粒子、碳纤维、碳纳米管等填充橡胶基体,但单一填料填充时往往需要高填充量来获得高导热性能,造成工艺复杂、生产成本高等问题.本文采用两种混合填料填充橡胶基体,考虑填充型复合材料的微观结构形态与填料空间位置的随机性,基于随机顺序添加算法与均匀化理论,建立球形氮化铝(AlN)和碳纤维(Nippon CN-90)混合填料填充复合材料的三维随机代表体积单元RVE(representative volume element)模型.运用ANSYS软件对其进行数值模拟研究,讨论了两种填料空间分布、体积配比以及填料含量对复合材料导热性能的影响.结果表明,由于碳纤维具有明显的取向性,混合填充复合材料各方向上的热导率表现出差异性,各方向热导率的平均值可宏观表征复合材料的热导率;球形AlN和碳纤维混合填充复合材料时,碳纤维对复合材料热导率起主导作用,复合材料热导率与填料体积配比大致呈线性增长关系;碳纤维填充体积分数一定时,球形AlN含量增加,复合材料热导率缓慢增大,球形AlN填充体积分数一定时,碳纤维含量增加,复合材料热导率迅速增大;混合填充可以在较低碳纤维体积分数情况下获得更高导热性能的复合材料.

基于在线耦合的球形燃料元件温度场计算

由于三层各向同性(TRISO)颗粒弥散型燃料元件结构复杂且其材料性能随着辐照水平不断变化,不同燃耗下燃料元件的等效热导率不易确定。本研究基于COMSOL软件完成了TRISO颗粒性能分析程序开发,并与BISON程序预测值进行了对比分析。随后,基于COMSOL软件与MATLAB联合仿真建立了球形燃料元件等效热导率的计算方法,实现了球形燃料元件和TRISO颗粒模型间的在线耦合计算。在此基础上,获得了不同边界温度、燃耗条件下燃料元件径向等效热导率分布及温度场分布。计算结果表明,快中子注量达到3×10^(25)m^(-2)时,TRISO等效导热率下降约20%,燃料等效热导率下降约15 W/(m·K)。为了验证本研究方法的有效性,用微分-有效介质理论模型(D-EMT)计算燃料的等效导热率,得到的球形燃料中心温度预测值相比本研究方法的预测值低约25 K。本文研究方法更能真实反映球形燃料元件在反应堆内的温度场变化。