碳納米管材料導熱性能的實驗研究.pdf

1、碳納米管因其獨特的電磁、力學及化學性能成為世界范圍內(nèi)的研究熱點之一。本文對碳納米管與環(huán)氧樹脂復合材料的導熱性能進行了深入定量化的研究，探索了CNTs/EP復合材料的制備方法，確定了CNTs/EP復合材料的固化成型工藝。通過X-射線衍射與掃描電鏡對碳納米管、CNTs/EP復合材料以及環(huán)氧樹脂基體進行了表征。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兩相復合材料導熱性能的改進模型。運用Hot

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

3、相差3％，隨著納米管含量的增加要對改進模型進行修正。比較結(jié)果說明所建立的改進模型能較好地反映復合材料的導熱性能。該模型不但可以預測納米管的導熱系數(shù)，而且還可以預測兩相復合材料的有效導熱系數(shù)。利用CNTs/EP兩相復合材料的導熱理論模型得到了室溫下單壁碳納米管的導熱系數(shù)約為3980W/(m·K)，雙壁碳納米管的導熱系數(shù)大約為3580W/(m·K)，以及多壁碳納米管的導熱系數(shù)約為2860W/(m·K)。本文在實驗研究中取得了較為豐富的實驗數(shù)