《高導熱複合材料中界面對導熱的作用機理》是依託北京科技大學，由賈成廠擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：高導熱複合材料中界面對導熱的作用機理
- 依託單位：北京科技大學
- 項目負責人：賈成廠
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
為了滿足大功率電墊匪器熱沉用高散熱材料的要求，本研究以新一代高導熱材料的代漿滲嚷表銅-金剛石複合材料作為研究對象，重點探索高導熱複合材料中界面對導熱的作用機理。考察金剛石顆粒表面鍍層或基體添加合金元素等預處理對材料界面潤濕性和結合力的改善程度。研究不同成份參數（金剛石類型、粒度、粒度組成、體積分數等）和工藝參數（混料方式、預燒結溫度、時間、熔浸氣氛、壓力、溫度等）對複合材料界面結構和其對材料導熱性能的影響。對複合材料的界面形成進行詳細分析，包括界面的微觀形貌、結合類型、界面區主要元素的分布及擴散程度、有無界面產物生成、生成物自身導熱性能以及與各相的結合狀況、界面熱阻的大小等。在此基礎上，結合相關的導熱理論和模型，深入研究界面熱阻產生的微觀機制和其對整體材料導熱性能的影響規律，建立適用於高導熱複合材料的導熱模型，豐富高導熱複合材料中熱傳導的理論與實踐，為研究開發高導熱複合材料提供技術指導和理論依據。
結題摘要
概括了凶巴朽烏影響複合材料導熱性能的幾和背影類界面特徵，並提出適合描述具有不同界面類型複合材料導熱性能的簡易模型，利用這些模型並結合實驗結果明確了不同類型界面對複合材料導熱性能的影響規律。 套用於金剛石/銅複合材料。提出了超高壓熔滲法製備高導熱金剛石複合材料的方法，熔滲前，緊密接觸的金剛石顆粒承受巨大壓力，表面產生了非晶態的不定形碳，形成結合力較強的界面，極大的降低了界面熱阻，近似達到完美界面狀態。通過金剛石表面鍍鈦、鍍鉻，銅基體中添加微量的鉻元素都能夠改善的複合材料的界面結合。金剛石/銅複合材料的熱導率達到了926 W/mK，為國內報導的較高值。 套用於金剛石/鋁複合材料。界面鍍層的厚度對材料熱導率都有著較大的影響，當鍍層極小時，界面熱導則主要由鍍層的密度、比熱和聲子速率等參數來決定。對於導電鍍層，鍍層密度和聲子速率越高，懂汽榜則界面熱導越高；對夜轎求於非導電鍍層，聲子速率和密度則應有較為適中的數值。當增強體有效熱導率相對較高時，界面孔隙的影響要遠遠超過基體孔隙；當增強體有效熱導率降低至100~200W/mK範圍附近時，二者影響接近；當增強體有效熱導率進一步降低時，基體孔隙的影響將逐漸超過界面孔隙。提高兩相結合程度，降低界面悼灑燥兵孔隙率，能夠顯著提高該類複合材料熱導率。金剛石/鋁複合材料的導率接近600 W/mK，為國內報導的較高值。 研究了碳納米管（CNTs）/金屬複合材料。採用金屬有機化學氣相沉積工藝在CNTs表面進行了W金屬鍍覆，並使複合材料獲得了不同類型的界面。鍍鎢改善了CNTs與金屬基體的潤濕性，界面結合更好；W-CNTs、CNTs/Cu基、Al基複合材料的界面狀態對熱導率有密切的聯繫。理論模型結合熱導率實驗數據分析表明，界面結合越好，界面熱阻則更小，複合材料的熱導率相應越高。
