碳納米管材料導(dǎo)熱性能的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、碳納米管因其獨(dú)特的電磁、力學(xué)及化學(xué)性能成為世界范圍內(nèi)的研究熱點(diǎn)之一。本文對(duì)碳納米管與環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能進(jìn)行了深入定量化的研究，探索了CNTs/EP復(fù)合材料的制備方法，確定了CNTs/EP復(fù)合材料的固化成型工藝。通過(guò)X-射線衍射與掃描電鏡對(duì)碳納米管、CNTs/EP復(fù)合材料以及環(huán)氧樹脂基體進(jìn)行了表征。結(jié)果表明碳納米管均勻分布在環(huán)氧樹脂基體中。根據(jù)表征結(jié)果以及碳納米管的特性建立了CNTs/EP兩相復(fù)合材料導(dǎo)熱性能的改進(jìn)模型。運(yùn)用Hot

2、disk熱常數(shù)分析儀與改進(jìn)型平板法研究了CNTs/EP復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)以及環(huán)氧樹脂基體的導(dǎo)熱系數(shù)。結(jié)果表明添加碳納米管可以增大環(huán)氧樹脂的導(dǎo)熱系數(shù)，當(dāng)碳納米管含量大于3wt％時(shí)，納米管復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)先下降后升高，最后再下降，但總的來(lái)講是一個(gè)下降的趨勢(shì)。改進(jìn)型穩(wěn)態(tài)平板法的實(shí)驗(yàn)誤差小于5％，而hotdisk熱常數(shù)分析儀的測(cè)量誤差為1％。CNTs/EP復(fù)合材料導(dǎo)熱性能的改進(jìn)模型分析結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較，當(dāng)納米管含量小于3wt％時(shí)，理論與實(shí)驗(yàn)

3、相差3％，隨著納米管含量的增加要對(duì)改進(jìn)模型進(jìn)行修正。比較結(jié)果說(shuō)明所建立的改進(jìn)模型能較好地反映復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能。該模型不但可以預(yù)測(cè)納米管的導(dǎo)熱系數(shù)，而且還可以預(yù)測(cè)兩相復(fù)合材料的有效導(dǎo)熱系數(shù)。利用CNTs/EP兩相復(fù)合材料的導(dǎo)熱理論模型得到了室溫下單壁碳納米管的導(dǎo)熱系數(shù)約為3980W/(m·K)，雙壁碳納米管的導(dǎo)熱系數(shù)大約為3580W/(m·K)，以及多壁碳納米管的導(dǎo)熱系數(shù)約為2860W/(m·K)。本文在實(shí)驗(yàn)研究中取得了較為豐富的實(shí)驗(yàn)數(shù)