復(fù)合材料導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)研究獲進(jìn)展

導(dǎo)熱填料形成的導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)對(duì)提升其復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能至關(guān)重要。近日，西北工業(yè)大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院的研究人員設(shè)計(jì)構(gòu)筑了結(jié)構(gòu)、密度、分布可控的導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)，并從多角度研究其對(duì)復(fù)合材料導(dǎo)熱性能的影響，對(duì)豐富完善導(dǎo)熱復(fù)合材料的導(dǎo)熱機(jī)理并指導(dǎo)其實(shí)際生產(chǎn)具有重要的理論意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

研究人員以液氮瞬冷造粒技術(shù)制備出不同粒徑的石蠟球，采用微融覆法在石蠟球表面包覆石墨，在石蠟相界面間構(gòu)筑可控的石墨導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)而結(jié)合熱壓工藝制備石墨/石蠟導(dǎo)熱復(fù)合材料。

隨后，他們通過(guò)改變石蠟球的粒徑控制導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)的疏密，通過(guò)改變石墨的用量控制導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)的形成與完善過(guò)程，通過(guò)對(duì)石墨/石蠟導(dǎo)熱復(fù)合材料表面打磨拋光、分割重組等方法控制導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)的分布及完整性;并創(chuàng)新性地提出“導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)密度”概念來(lái)解釋不同石墨/石蠟導(dǎo)熱復(fù)合材料之間的導(dǎo)熱系數(shù)差異。

結(jié)合導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)試結(jié)果和紅外熱成像的溫度梯度圖像，他們還深入探析石蠟相界面間石墨-石墨導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)的形成過(guò)程，及其導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)的疏密、分布、完整性等對(duì)石墨/石蠟導(dǎo)熱復(fù)合材料導(dǎo)熱性能的影響。

研究結(jié)果表明，在相同石墨用量和模壓壓力下，石墨/石蠟導(dǎo)熱復(fù)合材料的導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)密度具有最佳值，并呈現(xiàn)最佳的導(dǎo)熱性能。相同粒徑石蠟球的石墨/石蠟導(dǎo)熱復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)隨導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)密度的增加而提高，但提升速率逐漸平緩。石墨/石蠟導(dǎo)熱復(fù)合材料表面的打磨處理會(huì)使其導(dǎo)熱系數(shù)大幅下降。也就是說(shuō)，導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)密度越高、導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)分布越均勻、導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)越完整，石墨/石蠟導(dǎo)熱復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能越好。