高导热复合材料的制备与性能研究

随着电子技术向着小型化、便携化和高集成化方向发展,电子器件在高功率状态下运行时会在其内部迅速产生和积累大量的热量,使得电子器件的稳定性和可靠性受到严重影响。高导热复合材料作为新一代电子封装材料,其优异的导热性能对于电子器件散热效率的提高具有重要意义。本文以氮化硼和石墨烯作为导热材料合成了三种综合性能优异的高导热复合材料:通过高温煅烧方法制备了具有新型核壳结构的SiO_2@BN杂化颗粒,然后填入环氧树脂中得到了SiO_2@BN/环氧树脂复合材料。结果表明,SiO_2纳米颗粒作为硬模板搭载薄层BN,有效解决了氮化硼的团聚问题并显著提高了复合材料的热机械性能。此外,薄层BN可以在环氧树脂基体中形成有效的导热网络,使得复合材料的导热性能显著增强;通过静电组装法和氧化还原法制备了h-BN/Ag NPs杂化颗粒,然后填入环氧树脂中得到了h-BN/Ag NPs/环氧树脂复合材料。结果表明,PEI包覆于h-BN表面增强了填料与基体之间的界面作用,使得h-BN均匀分散于环氧树脂中。此外,Ag NPs成为连接h-BN片层之间的桥梁,使得h-BN/Ag NPs杂化颗粒在环氧树脂中形成了更加完善的导热网络,从而使得复合材料的导热性能大幅提高;通过逐层自组装法和高压压片法制备了RGO-PDA复合薄膜。结果表明,DA在自聚合过程中不仅对GO起到很大程度的还原作用,而且可接枝于RGO片层之间,形成有效导热路径,从而显著提高了RGO-PDA复合薄膜的面内热导率、面外热导率以及电导率。