文档介绍：硕士学位论文

论文题目高导热氮化铝-碳纳米管/聚合物基复合
材料的研究
研究生姓名密亚男
指导教师姓名顾嫒娟教授
专业名称材料学
研究方向树脂基复合材料
论文提交日期 2013 年 5 月

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高导热氮化铝-碳纳米管/聚合物基复合材料的研究中文摘要

高导热氮化铝-碳纳米管/聚合物基复合材料的研究
中文摘要

随着微电子集成技术和组装技术的快速发展,电子元器件和逻辑电路的体积越来
越小,而工作频率急剧增加,半导体的环境温度向高温方向变化,为保证电子元器件
长时间可靠地正常工作,及时散热能力就成为其使用寿命长短的制约因素。因此在制
备导热材料时必须确保优良的导热性能,以及高的耐热、低的介电损耗、高的阻燃性
以及良好的加工性等性能,从而满足电子信息行业的要求。传统的方法是通过添加较
高含量的高导热陶瓷来改善树脂的导热性能,但是这种高的填料添加量,不能兼顾其
加工性能和机械性能的改善。
首先,本文设计制备了氮化铝-碳纳米管/氰酸酯树脂复合材料,即氰酸酯(CE)
树脂作为基体相,杂化填料氮化铝(AlN)和多壁碳纳米管(MCNT)作为功能相。
除了原始填料以外,我们还制备了表面处理的AlN(kAlN)T
(T),从而建立了四种杂化填料和它们的复合材料。调查了每种填料之间的
相互作用和它们在结构(包括化学和形态方面)以及对三元复合材料整体性能的影响。
结果显示,Ts和AlN的界面来实现。
特别地,Ts在CE树脂中的分散性(Ts改性与
否),Ts(Ts)能够改善AlN和kAlN在CE树脂中的分散
性。除了化学和形态结构方面,三元复合材料的性能也跟填料之间的相互作用密切相
关。Ts有最高的协同效应,赋予了CE树脂良好的导热和
加工性能,以及优异的介电和阻燃性能。
研究结果表明,kAlN-T50/%Ts 和
wt%的kAlN比纯CE树脂的固化温度降低了65℃;/(mK),是同含量
下kAlN50/。另外,kAlN-T50/CE复合材料具有极高的极限
氧指数(~37)和极低的介电损耗(~)。
其次,我们从改变复合材料固化工艺入手,分别以 MCNTs 和 AlN 为功能体,以
性能优异的热固性树脂环氧树脂(EP)为基体,采用微波辐照技术和传统热固化制
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中文摘要高导热氮化铝-碳纳米管/聚合物基复合材料的研究
备了氮化铝-碳纳米管/环氧树脂复合材料,系统研究了复合材料的固化工艺与复合材
料导热性能和介电性能的关系,探讨了如何通过工艺的改变实现控制复合材料导热和
介电性能的技术方法。研究结果表明,不同的固化工艺制备的复合材料其导热性能和
介电性能也显著的不同,同含量的 AlN 和 MCNTs,m-AlN-MCNT/EP 复合材料比
t-AlN-MCNT/EP 复合材料显示了更高的热导率和更低的介电损耗。特别地,含有 40
wt% AlN 颗粒和 wt% MCNTs 含量下,m-AlN40-MCNT/EP 复合材料的热导率(5
W/mK)是 t-AlN40-MCNT/EP 复合材料的倍。另外,m-AlN40-MCNT/CE 复合
材料有极低的介电损耗(~)。

关键词:碳纳米管;氮化铝;微波固化;导热性能;介电性能

作者:密亚男
指导老师:顾嫒娟教授

II
高导热氮化铝-碳纳米管/聚合物基复合材料的研究英文摘要

High thermal conductivity aluminum
nitride-multiwalled carbon nanotube/cyanate ester
composites
Abstract
Ever increasing demand for higher density circuits in electronics has greatly
accelerated the miniaturization and integration of chip ponents with high
performance and multi-function, smaller size, high efficiency and low cost. The
improvement in size and performance should result in the generation of a greater amount
of heat in a smaller volume o