复合环氧树脂的碳纳米管阵列柔性热界面材料制备与性能研究.doc

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:123668
复合环氧树脂的碳纳米管阵列柔性热界面材料制备与性能研究
王苗,李强,宣益民基金项目:国家自然科学基金()
(南京理工大学能源与动力工程学院, 南京 210094)
Tel: [phone]; Email: ******@.
摘要通过CVD-浮动辅助催化法在Si基底上制备了管径约为80nm、高度400~500μm的碳纳米管阵列膜,将其和环氧树脂进行复合,同时添加了二丁酯作为增韧剂,固化得到了环氧树脂复合碳纳米管阵列热界面材料。并测量了热界面材料的拉伸力学、导电、导热性能。结果表明:加入增韧剂提高了复合材料的拉伸延展性,当增韧剂的质量份额为20%时,其拉伸延展性最好;电导率随着增韧剂含量的增加而逐渐减小;当增韧剂的质量份额为10%时,,随着增韧剂含量的增加导热系数有所减小。
关键词碳纳米管阵列;环氧树脂;复合;增韧剂;导热
0 前言
随着电子芯片的集成度、封装密度和工作频率迅速提高,芯片热流密度迅速增加,给芯片散热带来了很大挑战,其中接触热阻是影响芯片散热的主要因素之一,亟待研制高导热性能的热界面材料,研究界面传热强化方法。现有的热界面材料(TIM)除了贵金属In、Au、Ag以及有害金属Pb等组成的低熔点焊料和银胶涂剂,应用比较普遍的是添加导热填料的聚合物,比如导热硅脂、导热垫片、导热膏等,但其导热率均<6W/mK,难以满足高热流密度电子器件散热的需求。
研究表明单根碳纳米管的导热系数[1]高达600 ~ 3000W/mK,为了提高热界面材料的导热性能,有很多研究人员尝试将高导热的碳纳米管掺杂在普通热界面材料中,提高热界面材料的传热性能。Liu[2]等报道了把4 wt.% 的碳纳米管掺杂在界面材料中提高了65%的界面接触热导。Biercuk等[3]在工业用环氧树脂中掺杂了1 wt.% Ts,发现导热率在40K时提高了70%。
2004年Sample[4]等人首次提出碳纳米管在界面上有序排列可有效降低界面热阻,[5]测出碳纳米管阵列的导热系数~265 W/mK,碳纳米管阵列一度被认为是最有潜力的热界面材料,但单纯的碳纳米管阵列力学性能很差,必须与聚合物等复合起来,所以其生长制备以及和聚合物的复合一直是研究热点。 Huang[6]T阵列,并设计了原位(in-situ)%的CNT/S160热导率是
W/mK,且表观总接触热阻为60 mm2 K/W。Amy[7]发现,%时,,。徐化明[8]制备PMMA复合碳纳米管阵列的导热系数为3 W/mK, W/mK。由于聚合物的导热性能差,所以,提高碳纳米管阵列复合聚合物的导热率非常关键。
本文用CVD-TA),将环氧树脂和碳纳米管阵列进行复合。同时,为了保证该复合材料的韧性,在环氧树脂中添加了二丁酯作为增韧剂。为了研究增韧剂的含量对这种复合材料性能的影响,我们制备得到了不同增韧剂含量的环氧树脂碳纳米管阵列复合热界面材料,并对其力学、导电及导热性能进行了研究。