《大型超導磁體用導熱樹脂基絕緣材料及低溫特性研究》是依託中國科學院理化技術研究所，由李來風擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：大型超導磁體用導熱樹脂基絕緣材料及低溫特性研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：李來風
- 依託單位：中國科學院理化技術研究所
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
低溫電絕緣材料是磁約束聚變堆大型超導磁體中關鍵材料。為保證聚變堆中超導磁體的安全可靠運行，絕緣材料除了需要滿足特殊環境下的力、電、磁性能外，低溫導熱性能也是不容忽視和亟待解決的。為此，本項目擬採用氧化石墨烯對玻璃纖維增強氰酸酯/環氧樹脂基複合材料進行摻雜改性，研究氧化石墨烯的分布及界面對納米複合材料低溫介電特性、力學性能及導熱特性的影響規律，建立新型低溫絕緣材料“工藝-微結構-材料性能”之間的關聯，指導材料最佳化設計，發揮氧化石墨烯的優異性能，製備出在低溫下具備高強高韌高導熱率的電絕緣材料，為新型絕緣材料在大型超導磁體中套用奠定基礎。
結題摘要
低溫電絕緣材料是磁約束聚變堆大型超導磁體中關鍵材料。為保證聚變堆中超導磁體的安全可靠運行，絕緣材料除了需要滿足特殊環境下的力、電、磁性能外，低溫導熱性能也是不容忽視和亟待解決的。本項目以調節環氧樹脂基絕緣材料的熱學性能為目標，選取低溫環氧樹脂為基體材料，以氧化石墨烯和氮化硼為導熱填料，設計並製備了多種導熱絕緣材料，研究了填料含量、尺寸、形貌及製備工藝對絕緣材料低溫性能的影響。研究結果表明，當氧化石墨烯的加入量為0.5 wt.%時，複合材料在6 K溫度下的導熱性能提高190%。在10 wt%氮化硼納米管填充量下，環氧樹脂複合材料熱導率達到1.6 W•m-1•K-1，是純環氧樹脂熱導率的6.5倍，並具有低熱膨脹係數。通過自組裝及真空浸漬法製備的3D-BNNT-GONS改性環氧樹脂複合材料，在11.6 vol%3D-BNNT-GONS填充量下，材料熱導率達到4.5 W•m-1•K-1，比純環氧樹脂提高近20倍，並且保持高絕緣性。冷熱循環過程中，材料具有高吸熱散熱效率，展現出優異的熱處理性能。本研究工作為解決環氧樹脂在低溫工程套用中的低導熱以及熱膨脹不匹配問題提供了新思路，為大型超導磁體的發展奠定了材料基礎，拓寬了環氧樹脂的研究和套用領域。
