BN-聚合物复合材料的制备与热导性能研究开题报告

 2022-01-13 09:01

全文总字数:5624字

1. 研究目的与意义(文献综述)

随着电子设备和元器件向小型化和集成化方向发展,电子器件的功率密度不断上升,发热量和内部功率消耗将大幅提高。如果热量在狭小的空间不能及时传导出去,将会严重影响电子元器件的正常使用和寿命。如果能有效去除高能装置和高集成电子元件产生的热量,可以有效提高装置的稳定性和使用寿命,研究具有高热导的聚合物复合材料是现代电子元器件的发展趋势[1-2,10,13-14]

聚合物基导热复合材料具有质量轻、可弯曲、耐腐蚀高和易加工等特点,可以替代许多应用中的金属元件,如电动机、热交换器、汽车等[2],因此具有热管理效应的高热导聚合物复合材料的市场需求不断扩大。但是大多数聚合物的热导率不高,难以满足工业需求。为了提高聚合物的热导率,最有效的方式是在聚合物基体中引入高热导率填料,如金属粉末、石墨烯、碳纳米管和纳米纤维等[4,9]。一维纳米纤维和纳米管和二维纳米片可以有效提高材料的机械性能、热性能和光学性能。

聚合物基体的微观结构,聚合物基体和导热填料间的界面作用,填料的分散状态等因素会影响复合材料的热导率。聚合物的微观结构与结晶度有关,聚合物结晶度越高,导热系数越高。导热填料和聚合物之间会产生间隙,产生较高的界面热阻,严重影响复合材料的热导率[7]。只有填料在复合材料中形成有效的导热通路,才可以提高复合材料的热导率,这取决于填料的含量、分散状态、尺寸和形状[2]。较高的填料含量会提高复合材料的热导率,但也会导致力学性能下降、成本上升等问题,限制了材料的应用范围,因此需要找到可以同时提高材料热导率和力学性能的方法。

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2. 研究的基本内容与方案

研究的基本内容

本课题以pvdf为基体,氮化硼纳米片为填料,制备不同填料含量的bn/pvdf柔性复合材料。对氮化硼的含量从0-0.7%进行调控,对不同含量的复合材料进行热导率和力学性能的表征与分析,研究氮化硼含量对复合材料热导率和力学性能的关系,得到热导率和力学性能优良的复合材料。

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3. 研究计划与安排

第1-3周:查阅相关文献资料,完成英文翻译。明确研究内容,了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案,并完成开题报告。

第4-9周:按照设计方案,制备bn/pvdf复合材料,bn的含量从0 - 0.7%进行调控。利用sem,tem和ft-ir等测试手段对这类复合材料的微观结构进行表征与分析。

第10-15周:对bn/pvdf复合材料的介电特性进行表征与分析。研究热导率,力学性能与bn含量之间的关系。

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4. 参考文献(12篇以上)

[1] jin chen, xingyi huang, bin sun,pingkai jiang. highly thermally conductive yet electrically insulatingpolymer/boron nitride nanosheets nanocomposite films for improved thermalmanagement capability [j]. acs nano, 2019, 13, 337345.

[2] xiang-jun zha, jie yang, jun-hong pu,chang-ping feng, lu bai, rui-ying bao, zheng-ying liu, ming-bo yang, and weiyang. enhanced thermal conductivity and balanced mechanical performance ofpp/bn composites with 1 vol% finely dispersed mwcnts assisted by obc [j]. adv.mater. interfaces 2019, 1900081.

[3] qi li, lei chen, matthew r. gadinski,shihai zhang, guangzu zhang, haoyu li, aman haque, long-qing chen, tom jackson,qing wang. flexible high-temperature dielectric materials from polymernanocomposites [j]. nature, 2015, 523,576.

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