文档介绍：中国工程热物理学会传热传质学
学术会议论文编号:
分形理论在AlN/PFA导热材料中的应用
池俊辉1,张立志1,2,裴丽霞1
(1. 华南理工大学化学与化工学院传热与节能教育部重点实验室,广州,510640)
(,广州,510640)
(Tel:020-87114268,Email: ******@scut.)
摘要基于分形理论对氮化铝(AlN)/全氟烷氧基乙烯基醚共聚物(PFA)复合材料断面的形貌进行结构分析。实验结果得出,随着氮化铝含量的增加,共混物断面的分形维数先减少后增加,材料中的导热网络逐步建立起来,材料的热导率也随着氮化铝含量增加而增加;在氮化铝含量为40%时,/(mK),,从分形维数的增减趋势可以得,AlN/PFA复合材料的两相间的关系发生变化,氮化铝由分散相转变为连续相,PFA由连续相转变为分散相。
关键词:全氟烷氧基乙烯基醚共聚物;氮化铝;分形理论;热导率
0. 前言
塑料换热器通常是用在热载体是有腐蚀性的场合下,代替金属换热器,以达到减少设备腐蚀,延长设备寿命的目的。目前塑料换热器通常使用的是氟塑料,而氟塑料中的聚四氟乙烯(PTFE)为主要的使用的材料。但是PTFE的加工性能较差,性膨胀系数大,成型和二次加工困难等缺点,使其使用受到限制。
1973年杜邦公司研制新的氟塑料——全氟烷氧基乙烯基醚共聚物(PFA)[基金项目:自然科学基金资助  51076047.
]。全氟烷氧基共聚物(PFA)是由一PTFE主链和多个全氟烷氧基侧链组成,是一种性能优异的聚合物,其耐化学腐蚀、耐老化;具有良好的介电性能,耐热,耐候性良好,并且几乎不吸收水分。PFA不但具有PTFE的全部性能,而且可以用加工热塑性塑料的方法加工成型。由于聚四氟乙烯(PTFE)在380℃高温下呈凝胶状,以致无法在一般的热塑性塑料加工机器上加工,与聚四氟乙烯相比,PFA可以用挤塑、吹塑和注塑等的加工热塑性塑料方法,提高塑料换热器的制作效率。
氮化铝(AlN)是原子晶体,属类金刚石氮化物,最高可稳定到2200℃。室温强度高,且强度随温度的升高下降较慢[2]。导热性好,达到320W/(mK),并且热膨胀系数小,是良好的耐热冲击材料。抗熔融金属侵蚀的能力强,是熔铸纯铁、铝或铝合金理想的坩埚材料。并且氮化铝机械性能良好,抗折能力强,氮化铝还是电绝缘体,介电性能良好,也很有希望用作电器元件[3]。
非线性科学的一个主要任务是研究自然界的复杂性,孤子、混沌和分形是非线性科学的主要组成部分。自然界的许多事物所具有的非光滑性和复杂性往往是随机的,如蜿蜒曲折的海岸线;变幻无穷的布朗运动轨迹等。这类曲线的自相似性是近似的或统计意义上的,这种自相似性只存在于标度不变区域,超出标度不变区域,自相似性不复存在这类曲线为不规则分形。分形理论作为非线性科学的前沿,
专门用于研究自然界中没有特征长度而又具有自相似性的形状和现象的科学,已广泛应用于自然科学和社会科学领域[4]。本文拟采用分形理论来定量的分析AlN/ PFA复合材料的共混断面的状态。
1. 实验部分
实验材料
全氟烷氧基共聚物(PFA)粉末,PFA 950HPZ,杜邦公司;
微米氮化铝(AlN)粉