【摘 要】
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石蜡在其熔点附近具有较大的体膨胀率、极低的压缩率且化学性质稳定、价格便宜,在高功率微驱动器方面具有巨大的应用潜力。但石蜡极低的热导率导致微驱动器需要更高的能量消耗和更长的驱动时间,限制了其进一步发展。在石蜡中添加高导热颗粒形成石蜡基复合材料有望提高其热导率,强化传热能力。本文采用有机物前驱体热分解法,以石蜡为反应溶剂和保护剂,通过改变前驱体和分散稳定剂,单步制备了不同种类的微纳米铜基颗粒及其与石蜡
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石蜡在其熔点附近具有较大的体膨胀率、极低的压缩率且化学性质稳定、价格便宜,在高功率微驱动器方面具有巨大的应用潜力。但石蜡极低的热导率导致微驱动器需要更高的能量消耗和更长的驱动时间,限制了其进一步发展。在石蜡中添加高导热颗粒形成石蜡基复合材料有望提高其热导率,强化传热能力。本文采用有机物前驱体热分解法,以石蜡为反应溶剂和保护剂,通过改变前驱体和分散稳定剂,单步制备了不同种类的微纳米铜基颗粒及其与石蜡形成的复合材料,使石蜡包覆在颗粒表面,形成一层保护膜,隔绝颗粒和空气的接触,提高颗粒的抗氧化性能,省去了颗粒的收集和存放环节。采用热重、X射线衍射、扫描电镜、透射电镜、红外光谱和差式扫描量热等材料分析方法研究了不同工艺参数对热分解产物的相结构、形貌、化学状态和相变行为的影响。采用自制恒温水浴加热性能测试装置对复合材料的热性能进行了研究。主要工作和成果如下:以甲酸铜-辛胺配合物为前驱体,在石蜡体系中制备了纳米铜及纳米铜/石蜡复合材料,研究了反应温度和前驱体浓度对纳米铜形貌、尺寸及其分布的影响,并讨论了纳米铜的生长机理。在上述实验基础上,加入分散稳定剂油胺,制备了油胺修饰纳米铜及纳米铜/石蜡复合材料。通过改变反应温度、反应时间和油胺浓度,获得了微纳米级的铜空心球和实心球。深入研究了铜空心球结构的形成及其演变机理。以油酸代替油胺,制备了油酸修饰Cu2O微晶及Cu2O微晶/石蜡复合材料。通过改变油酸浓度、反应时间、反应温度和前驱体浓度,获得了菱形十二面体和立方体Cu2O晶体,深入研究了不同形貌Cu2O微晶的生长机理及菱形十二面体微晶的形貌演变过程。以油胺为分散稳定剂,热分解甲酸铜/碳纳米管复合物前驱体,使纳米铜原位沉积在碳纳米管表面,制备了纳米铜修饰碳纳米管/石蜡复合材料。上述四种石蜡基复合材料的热敏性较纯石蜡均明显提高。在碳纳米管表面原位沉积纳米铜,能够明显降低其与石蜡间的界面热阻,提高复合材料的热敏性。微纳米颗粒和分散稳定剂的添加,使复合材料的体膨胀率有所下降。采用分散稳定剂对颗粒进行表面修饰能够显著提高复合材料的热稳定性,其中油酸比油胺更有利于改善复合材料的热稳定性。
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