导热高分子材料介绍
20世纪90年代发展起来的高分子材料,由于具有优良的电绝缘性及良好的力学性能、耐化学腐蚀性和可靠的加工性能等,因而人们希望以高分子材料为基材制备新型导热材料。但高分子材料普遍存在导热性能差的缺陷,因此采取有效的方法高高分子基材的导热性能,成为研究新型导热高分子材料最重要的目标。
目前制备导热高分子材料的主要方法为:制备具有结晶和高取向结构的聚合物材料,即合成结构型导热高分子材料;也可以向聚合物基体中添加导热填料来制备导热复合材料,即合成填充型导热高分子材料。
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构型导热高分子材料:
经研究发现高分子是依靠分子内晶格和声子的振动来传导热量,但是其可活动的范围较小,就导致了高分子的热导率较低。
结构型导热高分子材料是对普通高分子材料采取一定的方法,如外力拉伸或取向等,进而通过改变高分子的物理结构来实现导热性能的提高。还有研究表明高度取向和结晶对材料热导率提高是有利的。如果在固化树脂中能够形成微观上各向异性、宏观上各向同性的类晶结构区,就能抑制了声子散射,使树脂热导率提高。其原因可能是分子链在外力作用后发生了取向,体系内形成了晶桥,晶型的形成有利于热传导。
制备结构型导热高分子材料,需要借助外力使高分子物理结构发生改变,制备工艺复杂,难度较大,因此在实际应用中受到使用限制。
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填充型导热高分子材料:
填充型导热高分子材料是将无机导热填料以一定的加工方式与普通高分子材料复合制备的。由于大部分高分子材料热导率本身很低,需要通过填充热导率较高的填料来增加高分子基体的热传导性能。
导热填料的种类、形状、粒径以及与基体界面间的作用,都对复合材料的导热性能有很大影响。目前主要导热填料类型: 石墨和碳纤维(CF)以及氮化硼(BN)
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