填充型高导热复合材料的有限元仿真研究
2021-03-05宋绪鹏伍珈乐卞星明
绝缘材料 2021年2期
宋绪鹏,伍珈乐,卞星明
(华北电力大学 新能源电力系统国家重点实验室,北京 102006)
0 引言
高分子化合物因具有良好的力学和加工性能、绝缘性能、耐腐蚀性能及良好的粘结性而被广泛用于高压设备的绝缘材料[1],但是高分子化合物的热导率往往较低、散热性能较差,长期运行造成内部温度上升,进一步引起高分子材料的分解、碳化,丧失其原有的绝缘性能[2-3]。
由于无机填料颗粒具有高导热性和良好的绝缘性,采用无机高导热填料填充制成的复合材料可以显著提高导热系数[4]。通常采用的无机高导热填料颗粒有氮化物,如氮化铝(AlN)、氮化硼(BN);金属氧化物,如氧化铝(Al2O3)、氧化镁(MgO);碳化物,如碳化硅(SiC)等[5]。XU Y S等[6]以AlN为填料制备了环氧树脂基复合材料,以适当比例将AlN颗粒与纤维混合填充时,发现复合材料的热导率比单独用颗粒或纤维状AlN时都要高,且利用硅烷对填料颗粒表面改性可以显著提升复合材料的导热系数。HOU J等[7]制备了BN/环氧树脂复合材料,研究了填料表面改性对复合材料导热系数的影响。CHEN C等[8]制备了纳米SiO2颗粒与银纳米线混合填充的复合材料,利用SiO2颗粒的包覆作用增强了银纳米线的分散性和绝缘性。MU Q H等[9]研究了氧化锌(ZnO)/硅橡胶(SR)复合材料的导热性能。周柳等[10]研究了ZnO晶须/环氧树脂导热绝缘复合材料的性能,结果表明填料颗粒长径比较大时,能够更加有效地构成导热通道。
国外学者在早期建立了数学模型用于预测填充型高导热复合材料的导热系数,如Maxwell-Euck‐en模型、Bruggeman模型和Agari模型等[11-13]。……
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