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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

2021-03-05李京超赵秀英嵇小旺卢咏来张立群

绝缘材料 2021年2期
关键词:复合材料

李京超,赵秀英,嵇小旺,卢咏来,张立群

(北京化工大学 有机无机复合材料国家重点实验室,北京 100029)

0 引 言

热界面材料(thermal interface material,TIM)是一种普遍用于集成电路封装和电子散热的材料,主要用于填补两种材料接合或接触时产生的微空隙及表面凹凸不平的孔洞,降低发热电子元件与散热器之间的接触热阻,使散热器的作用得到充分地发挥[1]。TIM是确保各类微电子产品与设备安全散热、稳定可靠长期工作的关键材料[2]。弹性体热界面材料是由弹性体基质(大多为硅橡胶)填充导热填料制成,一般要求具有高导热性及电绝缘特性[3-5]。

石墨烯因具备超高的导热性能、高的长径比和展弦比,在低的填充量下就能够在基体中形成有效的导热通路,使制备的复合材料具备优异的导热性能[6]。本课题组在之前的研究中将少量石墨纳米片(1~5份)和球形微米氧化铝颗粒(100~300份)经双行星混合器复配后添加到液体硅橡胶中,结果发现添加少量石墨纳米片可显著提高复合材料的导热性能,石墨纳米片与微米氧化铝颗粒对导热性能的提高表现出协同效应,且微米氧化铝颗粒用量越多,协同效果越显著[7]。

然而,石墨烯同时具有高的导电性,容易使复合材料不再具备电绝缘特性。为了发挥石墨烯的高导热性,同时克服导电性问题,本研究提出构造微-纳多级杂化填料网络结构:①纳米杂化:在石墨烯表面负载无机纳米导热颗粒制备纳米杂化填料,无机纳米粒子能够增强纳米碳材料与橡胶基体的界面结合,缓和模量的不匹配,降低界面热阻,还能够有效屏蔽石墨烯的导电性;……

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