【摘 要】
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随着技术的进步,微电子（半导体）等器件呈现小型化趋势,电路板的功率密度增加,单个功率器件和集成电路以及整个电子系统中的热量产生都急剧增加,而电子设备的运行的可靠性会随着温度的升高而大大降低,使用寿命也会受到影响,以致维持电子设备在其规格范围内温度稳定运行和延长使用寿命至关重要。所以制备低成本、高热导的热界面材料（Thermal Interface Material,TIM）对解决电子设备中散热问题
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随着技术的进步,微电子（半导体）等器件呈现小型化趋势,电路板的功率密度增加,单个功率器件和集成电路以及整个电子系统中的热量产生都急剧增加,而电子设备的运行的可靠性会随着温度的升高而大大降低,使用寿命也会受到影响,以致维持电子设备在其规格范围内温度稳定运行和延长使用寿命至关重要。所以制备低成本、高热导的热界面材料（Thermal Interface Material,TIM）对解决电子设备中散热问题很有必要。在以油脂为基体,碳纳米管（Carbon Nanotubes,CNTs,1D）、石墨烯纳米片（Graphene Nanoplatelet,GNP,2D）和三维石墨烯（3D）维数不同的碳材料分别单独作为导热填料,往往不能充分发挥各自导热性能。本文采用二甲基硅油为基体,三种不同维数的碳材料两两复合为导热填料,利用不同维数碳材料的协同效应,提高导热硅脂热界面材料的导热性能。主要内容如下:以二甲基硅油为基础油,CNTs、GNP或CNTs/GNP复合材料为导热填料,制备导热硅脂,并测定其导热性能。以CNTs为单一导热填料,CNTs的添加量和长度相同时,CNTs管径越小,对导热硅脂的热导率提升越明显;CNTs的添加量和管径相同时,CNTs的长度在能够提高导热硅脂导热性能的有效长度范围内,长的CNTs更有利于导热硅脂的导热性能提升。以CNTs/GNP为复合导热填料时,CNTs的长度优势并没有发挥出来,管径相同时,短的CNTs更有利于提升导热硅脂的导热性能;在CNTs的长度相同时,CNTs管径越小,导热硅脂的热导率越高。另外在CNTs/GNP复合填料在总填料量在6%、CNTs和GNP配比为3:1时,导热硅脂的热导率提高21%。CNTs对GNP起到了分隔和桥连的作用,提高了GNP的分散性,有利于三维热传导网络的形成,进而提高导热硅脂的热传导性能。以二甲基硅油为基础油,CNTs/三维石墨烯复合碳材料为导热填料制备导热硅脂,并测定其导热性能。随着导热填料的填料量不断增加,导热硅脂的导热性能会升高,分散剂吐温对硅脂导热性能的影响与硅脂流动性有关系,流动性强的硅脂,随着吐温添加量提高,硅脂导热性能提升明显,然后提升效果逐渐减弱。流动性差的硅脂,随着吐温添加量提高时,先是硅脂导热性能提升较小,然后提升效果逐渐明显。在制备CNTs/三维石墨烯复合材料为导热填料的导热硅脂体系中,CNTs对三维石墨烯起到了分隔和桥连的作用,短而细的CNTs更有利于三维热传导网络的形成,进而可提高导热硅脂的热传导性能。当总导热填料量为6 wt%,CNTs/三维石墨烯复合填料下导热硅脂的热导率可提高近26%。以二甲基硅油为基础油,GNP/三维石墨烯复合碳材料为导热填料制备导热硅脂。以GNP为单一导热填料时,随着GNP填料量不断增加,导热硅脂的导热性能也会升高,相同层数,尺寸小的GNP更有利于导热硅脂的导热性能提升。在CNTs/三维石墨烯复合碳材料填料为导热填料的导热硅脂体系中,GNP对三维石墨烯起到了分隔和桥连的作用,小尺寸的GNP更有利于三维热传导网络的形成,进而可提高导热硅脂的热传导性能,超过一定尺寸范围的GNP,甚至对硅脂导热性能产生负效果。当GNP/三维石墨烯复合材料为导热填料,总导热填料量为6 wt%时,导热硅脂的热导率可提高24%。吐温对硅脂导热性能的影响与硅脂流动性有关系,流动性强的硅脂,随着吐温添加量提高时,硅脂热性能提升明显,然后提升效果逐渐减弱。流动性差的硅脂,随着吐温添加量提高时,先是硅脂热性能提升不高,然后提升效果逐渐明显。
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