導(dǎo)熱高分子的概述

1、導(dǎo)熱高分子材料的概述學(xué)校名稱華南農(nóng)業(yè)大學(xué)院系名稱材料與能源學(xué)院時(shí) 間2017年2月27日1.概述1.1 概念,:門指具有較高導(dǎo)熱系數(shù)的高分子材料，固體中傳導(dǎo)熱量的載體包括電子、聲子、 磁激發(fā)和電磁輻射等；從本質(zhì)上講，絕大多數(shù)聚合物的導(dǎo)熱性能與無(wú)機(jī)材料相比 均不理想。1.2發(fā)展歷程1聚苯胺在19世紀(jì)中葉首次由Henry Letheby描述，他研究了苯胺在酸性介質(zhì)中的電化學(xué)和 化學(xué)氧化產(chǎn)物。他指出，還原形式是無(wú)色的，但氧化形式是深藍(lán)色。第一高導(dǎo)電性有機(jī)化合 物是電荷轉(zhuǎn)移絡(luò)合物。在20世紀(jì)50年代，研究人員報(bào)告說(shuō)，多環(huán)芳族化合物與鹵素形成半 導(dǎo)電電荷轉(zhuǎn)移絡(luò)合鹽。在1954年，貝爾實(shí)驗(yàn)室和其他地方的研

2、究人員報(bào)告了有機(jī)電荷轉(zhuǎn)移 絡(luò)合物，電阻率低至8歐姆-厘在20世紀(jì)70年代初，研究人員證明四硫富瓦烯的鹽顯示 幾乎金屬導(dǎo)電性，而超導(dǎo)性在1980年被證明。關(guān)于電荷轉(zhuǎn)移鹽的廣泛研究繼續(xù)今天。雖然 這些化合物在技術(shù)上不是聚合物，但這表明有機(jī)化合物可以攜帶電流。雖然有機(jī)導(dǎo)體以前間 歇性討論，該領(lǐng)域特別通過(guò)預(yù)測(cè)的超導(dǎo)性BCS理論發(fā)現(xiàn)后激發(fā)。1963年澳大利亞人B.A. 博爾托Weiss及其同事報(bào)道了電阻率低至1歐姆厘米的聚毗咯衍生物引用了類似的高電導(dǎo) 率氧化聚乙炔的多個(gè)報(bào)道。除了電荷轉(zhuǎn)移復(fù)合物（其中一些是偶數(shù)超導(dǎo)體）的顯著例外之外， 有機(jī)分子先前被認(rèn)為是絕緣體或者最好是弱導(dǎo)電半導(dǎo)體。隨后，DeSurvi

3、lle和同事報(bào)道了在 聚苯胺中的高導(dǎo)電性。同樣，在1980年，Diaz和Logan報(bào)道了可用作電極的聚苯胺膜。盡管大多數(shù)在小于100納米的量子領(lǐng)域中操作，但“分子”電子過(guò)程可以在大規(guī)模上集體表 現(xiàn)。示例包括量子隧道效應(yīng)，負(fù)電阻，聲子輔助跳躍和極化子。1977年，Alan J. Heeger， Alan MacDiarmid和Hideki Shirakawa報(bào)道了氧化碘摻雜聚乙炔的相似的高電導(dǎo)率對(duì)于這項(xiàng) 研究，他們被授予2000年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)“用于發(fā)現(xiàn)和發(fā)展導(dǎo)電聚合物”。自20世紀(jì)80年代后期以來(lái)，有機(jī)發(fā)光二極管（OLED）已經(jīng)成為導(dǎo)電聚合物的重要應(yīng)用。1.3分類1.3.1導(dǎo)熱塑料導(dǎo)熱塑料的制作

4、，需要以樹(shù)脂作為高分子基體，然后再進(jìn)行導(dǎo)熱材料的填充。 正是因?yàn)闃?shù)脂基體本身良好的絕緣性,才使得導(dǎo)熱塑料的絕緣性和填充物質(zhì)的絕 緣性之間有密切的關(guān)系，一般，人們都以金屬氧化物、金屬氮化物和B4C3等來(lái) 作為絕緣導(dǎo)熱塑料的填充物質(zhì)有研究表明，將硅酸鋁纖維和氧化鋁纖維填充在聚 乙烯和聚丙烯中，形成的復(fù)合材料的導(dǎo)熱率隨著填充纖維量的增加而增加，當(dāng)纖 維的質(zhì)量所占比例達(dá)到35%時(shí)，復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能最好當(dāng)填充的物質(zhì)為金屬 粉、石墨和碳纖維時(shí)，導(dǎo)熱塑料就變成了非絕緣的。在樹(shù)脂基體里，石墨以及碳 纖維有著非常合理的分布，這可以使復(fù)合材料的導(dǎo)熱性以及力學(xué)特性得到很大的 提高。在塑料工業(yè)中，導(dǎo)熱塑料可以替代金

5、屬材料用在換熱和采暖工程需要傳熱 性能好且耐腐蝕的環(huán)境中，如換熱器、導(dǎo)熱管、太陽(yáng)能熱水器等。此外，在電子 電氣工程領(lǐng)域，其還可以制作高性能的導(dǎo)熱電路板。（2）導(dǎo)熱橡膠。一般有結(jié)構(gòu)型和填充型兩種導(dǎo)熱橡膠，很多研究以及應(yīng)用都是基 于填充型導(dǎo)熱橡膠來(lái)進(jìn)行的，而很少有人研究結(jié)構(gòu)型的導(dǎo)熱橡膠。將氧化鋁作為 填充物質(zhì)，填充到丁苯橡膠中，可以制備出填充型導(dǎo)熱橡膠基于已有的研究，可 以了解到，在填充量相同的條件下，填充氧化鋁的微米或納米顆粒能夠使導(dǎo)熱橡 膠具有更好的導(dǎo)熱性能。目前，導(dǎo)熱橡膠主要用在電子電氣領(lǐng)域，用于制造與電 子元器件相接觸的橡膠制品（導(dǎo)熱橡膠可以為電子元器件提供良好的散熱，又能 起到絕緣和減震功能）。（3）導(dǎo)熱膠粘劑 根據(jù)電絕緣性可以將導(dǎo)熱膠粘劑分為絕緣導(dǎo)熱膠粘劑以及 非絕緣導(dǎo)熱膠粘劑兩種，對(duì)導(dǎo)熱粘膠劑的應(yīng)用主要有半導(dǎo)體基片的粘接、管殼的 密封和熱敏電阻器的導(dǎo)熱絕緣等。通過(guò)對(duì)導(dǎo)熱填充物質(zhì)和固化過(guò)程的優(yōu)化實(shí)驗(yàn)分 析，可以找到理想的導(dǎo)熱填充材料，研制出具有很好導(dǎo)熱性能和絕緣性能的粘接SOUTMCHINA AGRICULTURAL UNIVERSITY劑將碳纖