高導熱氮化鋁—碳納米管-聚合物基復合材料的研究.pdf

1、隨著微電子集成技術和組裝技術的快速發(fā)展，電子元器件和邏輯電路的體積越來越小，而工作頻率急劇增加，半導體的環(huán)境溫度向高溫方向變化，為保證電子元器件長時間可靠地正常工作，及時散熱能力就成為其使用壽命長短的制約因素。因此在制備導熱材料時必須確保優(yōu)良的導熱性能，以及高的耐熱、低的介電損耗、高的阻燃性以及良好的加工性等性能，從而滿足電子信息行業(yè)的要求。傳統(tǒng)的方法是通過添加較高含量的高導熱陶瓷來改善樹脂的導熱性能，但是這種高的填料添加量，不能兼顧其

2、加工性能和機械性能的改善。
　　首先，本文設計制備了氮化鋁-碳納米管/氰酸酯樹脂復合材料，即氰酸酯（CE）樹脂作為基體相，雜化填料氮化鋁（AlN）和多壁碳納米管（MCNT）作為功能相。除了原始填料以外，我們還制備了表面處理的AlN（kAlN）和環(huán)氧功能化的MCNT（eMCNT），從而建立了四種雜化填料和它們的復合材料。調查了每種填料之間的相互作用和它們在結構（包括化學和形態(tài)方面）以及對三元復合材料整體性能的影響。結果顯示，三元復合

3、材料的的結構和性能可以通過調控MCNTs和AlN的界面來實現(xiàn)。特別地，AlN和kAlN兩者都能改善MCNTs在CE樹脂中的分散性（無論MCNTs改性與否），然而只有eMCNTs（而不是MCNTs）能夠改善AlN和kAlN在CE樹脂中的分散性。除了化學和形態(tài)結構方面，三元復合材料的性能也跟填料之間的相互作用密切相關。雜化填料包含kAlN和eMCNTs有最高的協(xié)同效應，賦予了CE樹脂良好的導熱和加工性能，以及優(yōu)異的介電和阻燃性能。
　

4、　研究結果表明，kAlN-eMCNT50/CE復合材料即包含2.5wt%的eMCNTs和47.5wt%的kAlN比純CE樹脂的固化溫度降低了65℃；其熱導率為2.28W/(mK)，是同含量下kAlN50/CE復合材料的2.51倍。另外，kAlN-eMCNT50/CE復合材料具有極高的極限氧指數(shù)（~37）和極低的介電損耗（~0.002）。
　　其次，我們從改變復合材料固化工藝入手，分別以MCNTs和AlN為功能體，以性能優(yōu)異的熱固性

5、樹脂環(huán)氧樹脂（EP）為基體，采用微波輻照技術和傳統(tǒng)熱固化制備了氮化鋁-碳納米管/環(huán)氧樹脂復合材料，系統(tǒng)研究了復合材料的固化工藝與復合材料導熱性能和介電性能的關系，探討了如何通過工藝的改變實現(xiàn)控制復合材料導熱和介電性能的技術方法。研究結果表明，不同的固化工藝制備的復合材料其導熱性能和介電性能也顯著的不同，同含量的AlN和MCNTs，m-AlN-MCNT/EP復合材料比t-AlN-MCNT/EP復合材料顯示了更高的熱導率和更低的介電損耗。特