技术的发展,推动着电子元件飞速的进行着更新换代,同时输入功率大幅度提高,而电子元件尺寸小、持续工作时间长、工作环境封闭等特点,造成了其内部温度非常高,温度高极大的降低了电子元件的性能。比如:照明光源LED(Light Emitting Diode),具有光效高、寿命长及环保等优点,成为第四代光源发展方向,但是散热问题制约了其发展与应用。本文针对电子元件存在的散热问题,采用涂层散热技术来解决。综述了国内、外散热涂料的研究现状以及材料复合理论,针对目前散热涂料存在的主要问题,本文研制了一种新型散热涂料,主要内容有:(1)从传热学角度出发,分析了涂层技术散热的可行性,并提出了涂层散热的思路及基本要求。根据传热方式的不同,涂层主要从高导热及高辐射方向来增加涂层的散热性能;同时涂层还须具备良好的附着力及机械性能。(2)根据涂层散热技术的思路及基本要求,进行了散热涂料的配方设计,主要是对各物料进行选择,重点是选用基料与填料。本文选用双组份有机硅改性丙烯酸-氨基树脂体系为主体树脂,以碳纤维、氮化铝及云母粉为主体填料,辅以其他填料制得了一种散热涂料,并测定了涂层的基本理化性能如:附着力、耐温性等。重点研究了碳纤维含量对涂层散热性能的影响,并测定了不同碳纤维含量下涂层的导热系数、辐射系数,结果表明,降温效果随着碳纤维含量的增大,呈现先迅速增大,后缓慢减小的趋势,当碳纤维粉末12.3wt%时,降温散热效果最佳,比同等条件下的空白试样温度低14.1℃;涂层导热系数随碳纤维含量的增大同样呈现先迅速增大后缓慢减小的趋势,并在碳纤维粉末12.3wt%时导热系数最大,为2.1 W/(m·K);而辐射系数的测定结果显示涂层辐射率与碳纤维含量成正比。与现有散热涂料进行了对比,结果表明,本文制备的散热涂料,在散热效果、机械性能及成本等方面皆具有明显优势。(3)通过FE-SEM观测了涂层的微观形貌,结果表明随着碳纤维含量的增加,涂层表面越来越粗糙、结构趋向疏松,从碳纤维11.6wt%后开始出现碳纤维的堆积,碳纤维含量越多,堆积越严重,排布也趋向无序,根据实际散热效果及导热系数测定结果,可以知道填料的有效排布及搭接会形成良好的“热通道”,但是当填料过多,基料包裹不了填料,出现单纯的填料堆积现象,反而会破坏这种“热通道”。本文制得的涂层在碳纤维粉末11.6wt%左右时具备较好的搭接。(4)针对涂料的散热效果,对其散热机理进行了理论分析。根据FE-SEM观测图构建了涂层内部散热的理论模型:只有体系内部形成良好的导热网络才能实现热量的快速传递,而导热网络的建立离不开导热颗粒的相互接触及相互影响,只有导热颗粒形成良好的搭接才能形成良好的“热通道”;并对涂层的导热系数进行了理论计算,结果表明,涂层的理论导热系数与实际测定结果误差很小,可以说明在本文范围内该模型是可以很好符合的。本文所做的研究可以为散热涂料的开发及其机理研究提供参考,对涂层技术解决电子元件散热问题具有一定的指导意义。