【摘 要】
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填充型导热高分子复合材料由聚合物和高导热填料制备而成,在许多领域具有广阔应用前景。影响复合材料导热性能的因素很多,其中界面热阻是核心因素之一。界面热阻常用于表征材料界面处的传热状态,在电子封装领域具有重要的影响。本文首先对界面热阻的形成和影响因素进行了分析,然后再采用数值计算与理论相结合的方法,重点研究了界面热阻对填充核-壳形、大-小球形和核-壳大小球形填料复合材料导热性能的影响,又研究了填料接触
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填充型导热高分子复合材料由聚合物和高导热填料制备而成,在许多领域具有广阔应用前景。影响复合材料导热性能的因素很多,其中界面热阻是核心因素之一。界面热阻常用于表征材料界面处的传热状态,在电子封装领域具有重要的影响。本文首先对界面热阻的形成和影响因素进行了分析,然后再采用数值计算与理论相结合的方法,重点研究了界面热阻对填充核-壳形、大-小球形和核-壳大小球形填料复合材料导热性能的影响,又研究了填料接触、导热系数和含量对填充型复合材料导热性能的影响;此外,还研究了填充不同形状（工形、T形、斜四棱柱形、圆锥形、球形、椭球形、正方体形和四棱柱形）填料时界面热阻对填充型复合材料导热性能的影响。主要研究结果如下:1.填充大-小球形填料:大球和小球填料界面热阻之和一定,两填料界面热阻的比值在区间(10-2,10)时,复合材料导热系数与两填料界面热阻的竞争效应有关;大球和小球填料界面热阻一定时,当大球填料和小球填料导热系数比大于临界值（98）时,改变填料导热系数比对复合材料导热性能的影响较大。2.填充核-壳形填料:核与壳的导热系数和单个填料体积一定时,核与壳的体积比越大,界面热阻对热流的阻碍越大。界面热阻较大(大于10 s3Kkg-1)时,相对于核与壳的体积比和核与壳的导热系数比对复合材料导热性能的影响,界面热阻对复合材料的导热性能影响较大。填充大小不一的填料比大小相同的填料复合材料的导热性能更好。3.填充接触型比孤立型填料复合材料的导热系数高1.15倍左右。接触型比孤立型更容易形成有效的搭建,进而形成较多的有效导热通路,热量更容易在复合材料中传递,复合材料的导热性能更好。4.填充不同形状的填料时,不同形状的填料对界面热阻的敏感性不同。当填料界面热阻较小(小于10 s3Kkg-1)时,分别填充八种不同形状填料的复合材料,它们的导热性能依次为:椭球形>四棱柱形>斜四棱柱形>T形>工形>正方体形>圆锥形>球形。当填料界面热阻较大(大于75 s3Kkg-1)时,复合材料导热性能依次为:椭球形>四棱柱形>斜四棱柱形>正方体形>T形>圆锥形>球形>工形。椭球形填料填充的复合材料具有更长的导热通路,导热性能更好。填料含量越大越容易形成导热通路,复合材料的导热性能越好。
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