碳包钴纳米颗粒/聚二甲基硅氧烷复合热界面材料的制备和性能

复合材料学报, 2015, 32(6): 1590-1595. doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20150327.001

碳包钴纳米颗粒/聚二甲基硅氧烷复合热界面材料的制备和性能

邢羽雄 ^1, , 张海燕 ^2, , 林锦 ^3, , 张琇滨 ^4,

1.广东工业大学材料与能源学院,广州,510006

2.广东工业大学材料与能源学院,广州,510006

3.广东工业大学材料与能源学院,广州,510006

4.广东工业大学材料与能源学院,广州,510006

基金项目: 国家自然科学基金(51276044)

关键词：碳包钴 , 纳米颗粒 , 硅树脂 , 热界面材料 , 热导率 , 电导率 , 硬度

Preparation and properties of carbon coated cobalt nanoparticles/polydimethylsiloxane composite thermal interface materials

Keywords： carbon coated cobalt , nanoparticle , silicone , thermal interface material , thermal conductivity , electrical conductivity , hardness

为了制备具有良好的热导率、热稳定性、导电性和柔顺性的纳米颗粒填充硅树脂复合材料,首先以乙基封端聚二甲基硅氧烷(PDMS)为基体材料,以碳包钴纳米颗粒(C@Co)为填料,采用研磨共混法制备了C@Co/PDMS复合热界面材料.然后,运用TEM、XRD、Raman和SEM分别对C@Co的微观结构、物相、石墨化程度和分散性进行了研究.最后,研究了C@Co含量对复合热界面材料的热导率、热稳定性、导电性和柔顺性的影响.结果表明:该复合热界面材料的热导率随着C@Co含量的增加而增大,当C@Co的含量为24wt％时,复合材料的热导率达到最大值1.64 W/(m·K),比纯PDMS的提高了10.7倍;TG分析表明,添加24wt％的C@Co后,复合材料的起始分解温度和最终分解温度比纯PDMS的分别提高了约70℃和80℃,说明C@Co能提高复合材料的热稳定性;随着C@Co含量的增加,复合热界面材料的电导率非线性增大,拟合试差计算的逾渗阀值为10wt％,即C@Co含量小于10wt％时复合材料的绝缘性良好,而填充24wt％的C@Co时复合材料的电导率为9.38×10-3 S·m-1;复合材料的硬度适中,处于17.6～26.8 HA范围内,表明该复合材料的柔顺性较好.因此,24wt％C@Co/PDMS复合材料不仅能满足热界面材料电性能的基本要求,且具有良好的热导率、热稳定性和柔顺性.

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