超宽带隙氧化镓功率器件热管理的研究进展

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作者 谢银飞 何阳 +5 位作者 刘伟业 徐文慧 游天桂 欧欣 郭怀新 孙华锐 《人工晶体学报》 北大核心 2025年第2期290-311,共22页

氧化镓的低热导率是其功率器件发展的最大瓶颈,使其在高功率密度下产热时面临高效散热的巨大挑战。因此,开发全新的热管理和封装技术迫在眉睫。通过材料、器件和封装多层面的热管理来缓解自热引发的性能与可靠性问题成为关键。本文综述... 氧化镓的低热导率是其功率器件发展的最大瓶颈,使其在高功率密度下产热时面临高效散热的巨大挑战。因此,开发全新的热管理和封装技术迫在眉睫。通过材料、器件和封装多层面的热管理来缓解自热引发的性能与可靠性问题成为关键。本文综述了超宽带隙(UWBG)氧化镓(β-Ga_(2)O_(3))功率器件的热管理,针对相关挑战、潜在解决方案和研究机遇提出了观点。论文首先介绍了超宽带隙氧化镓的特性及其在电子器件领域的重要性,详细阐述了热管理在氧化镓器件中的关键意义。随后,从不同的热管理技术方面,包括衬底相关技术和结侧热管理技术等进行深入探讨,并分析了热管理对氧化镓器件电学性能的影响。最后,对氧化镓器件热管理的未来发展趋势进行展望,提出了“材料-器件-封装”电热协同设计、近结异质集成和新型外部封装等多维度的热管理策略,旨在唤起相关研究,加快超宽带隙氧化镓功率器件的开发和产业化进程。 展开更多

关键词 热管理 超宽带隙 氧化镓 材料-器件-封装 结侧散热 高导热率衬底集成 电热协同设计

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高导热聚合物/石墨烯热界面材料研究进展

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作者 郭华超 王良旺 +3 位作者 郭志强 文芳 何立粮 熊磊 《化工新型材料》 CAS CSCD 北大核心 2024年第9期1-6,共6页

电子设备和器件的过热问题已严重影响其稳定性、可靠性和使用寿命,热界面材料对于降低电子设备和器件的工作温度至关重要.聚合物与石墨烯复合制备的高导热性能热界面材料广泛应用于消费电子产品、信息技术、医疗设备等方面.在阐述聚合... 电子设备和器件的过热问题已严重影响其稳定性、可靠性和使用寿命,热界面材料对于降低电子设备和器件的工作温度至关重要.聚合物与石墨烯复合制备的高导热性能热界面材料广泛应用于消费电子产品、信息技术、医疗设备等方面.在阐述聚合物热界面材料导热机理的基础上,总结了石墨烯的本征特性对聚合物/石墨烯热界面材料导热性能的影响,重点介绍了提高聚合物/石墨烯热界面材料导热性能的方法,最后展望了该材料的发展方向. 展开更多

关键词 热界面材料 聚合物 石墨烯 高导热 设计方法

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高分子聚合材料的导热系数测定 被引量：15

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作者 吕昶 郭廷玮 +1 位作者 朱庭英 郭开华 《制冷学报》 CAS CSCD 北大核心 2000年第3期14-18,共5页

讨论了平板法测量导热系数的原理。介绍了导热仪的结构。给出了对新型高导热性能有机高分子材料的导热系数测试结果。测试表明 ,此导热仪可对不良导热材料进行低于 0℃的测量。

关键词 导热系数 导热仪 测定 高分子聚合材料 平板法

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储能材料(介质)导热性能研究Ⅰ.高分子材料导热系数研究(平板法) 被引量：9

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作者 石磊 樊栓狮 郭开华 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第4期427-430,共4页

为了能对固体蓄能材料和液态蓄冷介质的导热系数进行测量 ,搭建了一座平板导热实验台 ,对普通有机玻璃和蒸馏水进行了测试以校核精度 ,对几种新型有机高分子材料的导热系数进行了测试并进行了讨论。

关键词 储能材料 导热性能 高分子材料 导热系数 平板法

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超高分子量聚乙烯基纳米复合材料的导热性能研究 被引量：8

5

作者 李莹莹 朱冬生 《化工新型材料》 CAS CSCD 北大核心 2009年第1期72-74,共3页

通过添加导热系数较高的纳米AlN、C纤维来制备超高分子量聚乙烯复合材料,采用Hot Disk导热系数仪测试了其导热系数,同时分析了不同添加物及其含量对导热系数的影响。结果表明,制备的超高分子量聚乙烯复合材料的导热性能有明显提高。在... 通过添加导热系数较高的纳米AlN、C纤维来制备超高分子量聚乙烯复合材料,采用Hot Disk导热系数仪测试了其导热系数,同时分析了不同添加物及其含量对导热系数的影响。结果表明,制备的超高分子量聚乙烯复合材料的导热性能有明显提高。在本实验条件下,当纤维的添加量达到20%时,复合材料的热导率为0.8969 W.m-1.K-1,比纯超高分子量聚乙烯提高了150%。 展开更多

关键词 超高分子量聚乙烯 复合材料 导热性能

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本征型导热液晶聚合物的制备及导热模型构建:一种提升聚合物基体热导率的方法 被引量：2

6

作者 李颖 李成功 +3 位作者 后振中 张亮 杨庆浩 刘心怡 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第10期10192-10196,共5页

合成含有刚性液晶基元的液晶聚合物(LCP),利用完整的聚合物网络与液晶基元的取向有序来提高LCP分子链的有序排列,构建以微观有序结构为基础的声子传递互通网络,保证聚合物基体高热导率的实现。采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)进行结构表征... 合成含有刚性液晶基元的液晶聚合物(LCP),利用完整的聚合物网络与液晶基元的取向有序来提高LCP分子链的有序排列,构建以微观有序结构为基础的声子传递互通网络,保证聚合物基体高热导率的实现。采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)进行结构表征,偏光显微镜(POM)和差示扫描量热(DSC)仪进行液晶性能分析,扫描电镜(SEM)进行微观形貌分析,热重分析(TGA)仪进行热性能研究,并对LCP膜的导热性进行测试(λ=α·ρ·C p)。结果表明,LCP 1和LCP 2均呈现出微观有序性,具有较高的热导率,分别为0.79 W/(m·K)和0.72 W/(m·K),且热导率随液晶基元含量的增加而有所提高。此外,LCP 1和LCP 2还具有较高的热稳定性,其熔点温度(T m)和质量损失5%时的温度(T d(5wt%))最高分别为230℃和420.36℃。该结果丰富了本征型导热液晶聚合物的研究基础,扩大了液晶聚合物的应用范围。 展开更多

关键词 微观有序结构 高热导率 声子传递互通网络 侧链液晶聚合物

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聚离子液体型聚合物电解质的制备及表征 被引量：1

7

作者 杜秋亮 傅相锴 +1 位作者 刘素娟 牛丽丹 《功能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第9期1614-1618,共5页

以N-乙烯基咪唑、溴乙酸甲酯和二(三氟甲基磺酰亚胺)锂(LiTFSI)为原料,采用溶液聚合法制备了聚(1-乙烯基-3-乙酸甲酯基咪唑二(三氟甲基磺酰亚胺))(PMVIm-TFSI)。将其与LiTFSI和聚(甲基丙烯酸甲酯-醋酸乙烯酯)(P(MMA-VAc))共混制得了不... 以N-乙烯基咪唑、溴乙酸甲酯和二(三氟甲基磺酰亚胺)锂(LiTFSI)为原料,采用溶液聚合法制备了聚(1-乙烯基-3-乙酸甲酯基咪唑二(三氟甲基磺酰亚胺))(PMVIm-TFSI)。将其与LiTFSI和聚(甲基丙烯酸甲酯-醋酸乙烯酯)(P(MMA-VAc))共混制得了不同质量比的聚合物电解质。核磁共振(1 HNMR)、红外光谱(FT-IR)、示差扫描量热计(DSC)、热重分析(TGA)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、交流阻抗(AC impedance)等对电解质的测试结果表明,PMVIm-TFSI掺杂到P(MMA-VAc)和LiTFSI组成的电解质中后其电导率得到了极大的改善,30℃下最高可达4.71×10-4S/cm,同时热稳定性也得到了极大的提高。此外,该共混电解质(透过率≥90%)还可以运用到电致变色器件(ECD)导电离子材料中,也显示出了优良的电化学性能。 展开更多

关键词 离子液体 聚合物电解质 离子电导率 热稳定性 电致变色器件

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聚合物驱后储层内残留聚合物分布特征 被引量：6

8

作者 刘继莹 张居和 《大庆石油地质与开发》 CAS CSCD 北大核心 2016年第2期86-91,共6页

聚合物驱油层岩石中残留聚合物分布特征是聚合物驱精细调整、提高驱油效果的基础。在大庆萨尔图油田聚合物驱不同注采位置检查井采集油砂样品,利用高温氧化还原—热导—元素法测定聚合物驱岩石中聚合物残留量,对不同注采位置岩石残留聚... 聚合物驱油层岩石中残留聚合物分布特征是聚合物驱精细调整、提高驱油效果的基础。在大庆萨尔图油田聚合物驱不同注采位置检查井采集油砂样品,利用高温氧化还原—热导—元素法测定聚合物驱岩石中聚合物残留量,对不同注采位置岩石残留聚合物分布特征和影响因素进行研究。结果表明:聚合物驱油层岩石中聚合物残留量在纵向上非均质性分布明显,残留量最大相差近80倍,随聚合物驱时间的增长残留量趋于增大、非均质性趋于减小;在横向及平面上聚合物残留量由大到小的顺序为主流线注入井位置、主流线中间位置、主流线采油井位置、分流线中间位置;聚合物驱主流线从注入井到采油井方向,聚合物残留量与渗透率从高度负相关变化为显著负相关,相关程度呈减小趋势,与孔隙度从微弱正相关变化为显著负相关,相关程度呈增大趋势;聚合物驱分流线中间位置聚合物残留量与渗透率显著负相关、与孔隙度高度正相关;残留聚合物分布受油层岩性及粒度、注采位置、聚合物驱时间、油层物性等影响。 展开更多

关键词 高温氧化还原—热导—元素法 注采位置 岩石 聚合物残留量 非均质性 影响因素

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PEG/PAM复合定形相变材料的制备与热性能 被引量：2

9

作者 付维贵 索海涛 +3 位作者 林贵德 吴春辉 梁丽 孙宝山 《天津工业大学学报》 CAS 北大核心 2018年第2期55-61,共7页

为了设计制备具有较高相变焓的复合定形相变材料,采用化学交联法制备半互穿网络型聚乙二醇/聚丙烯酰胺(PEG/PAM)复合定形相变材料,并通过分子动力学模拟计算其导热系数;采用DSC、TG、泄漏率测试和导热系数测试对复合材料的热性能、热稳... 为了设计制备具有较高相变焓的复合定形相变材料,采用化学交联法制备半互穿网络型聚乙二醇/聚丙烯酰胺(PEG/PAM)复合定形相变材料,并通过分子动力学模拟计算其导热系数;采用DSC、TG、泄漏率测试和导热系数测试对复合材料的热性能、热稳定性、固-固定形效果和导热性能进行研究.结果表明:随着PAM含量升高,PEG/PAM复合材料的热焓值和泄漏率降低,热稳定性和导热率增加.其中,PEG质量分数为70%时,复合相变材料具有高的相变焓107 J/g、良好的热稳定性和优异的定形效果.通过模拟计算得出的导热系数值和实验值相一致,误差值都小于5%.本结论能对更复杂复合定形相变材料的导热系数进行预测和理论指导. 展开更多

关键词 PEG/PAM 定形相变材料 半互穿网络 分子动力学模拟 导热系数

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有限元模拟聚合物管材挤出——聚合物管材冷却过程的热传递 被引量：1

10

作者 张金悦 田立斌 +1 位作者 李宏生 贾毅 《现代塑料加工应用》 CAS 2002年第6期33-35,共3页

以高密度聚乙烯为例 ,对聚合物管材挤出冷却过程的复杂热传递用有限元软件ANSYS进行了计算机模拟 。

关键词 有限元模拟 聚合物管材 挤出 冷却过程 热传递 高密度聚乙烯

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[Si(Pc)O]_n晶体在NaCl单晶衬底上的外延生长

11

作者 周啸 解志良 王运辉 《电子显微学报》 CAS CSCD 1998年第6期734-738,共5页

电子衍射实验表明，当单体酞菁硅二醇Ｓｉ（Ｐｃ）（ＯＨ）２在ＮａＣｌ单晶（１００）解理面上气相沉积时，所得的聚酞菁硅氧烷［Ｓｉ（Ｐｃ）Ｏ］ｎ薄膜晶体中的分子链轴相对于膜面的取向，随衬底温度的升高而发生有规律的变化：不确... 电子衍射实验表明，当单体酞菁硅二醇Ｓｉ（Ｐｃ）（ＯＨ）２在ＮａＣｌ单晶（１００）解理面上气相沉积时，所得的聚酞菁硅氧烷［Ｓｉ（Ｐｃ）Ｏ］ｎ薄膜晶体中的分子链轴相对于膜面的取向，随衬底温度的升高而发生有规律的变化：不确定（１５０℃）→平行→平等＋垂直→垂直（３５０℃）。高分辨电子显微像显示，与其在固态聚合时的情形不同，气相沉积时所得的［Ｓｉ（Ｐｃ）Ｏ］ｎ微晶主要属于四方晶系，只有少量属于带心的正交晶系。上述平行或垂直。 展开更多

关键词 聚酞菁硅氧烷 导电聚合物 外延生长 晶体

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金刚石散热衬底在GaN基功率器件中的应用进展 被引量：10

12

作者 贾鑫 魏俊俊 +6 位作者 黄亚博 邵思武 孔月婵 刘金龙 陈良贤 李成明 叶海涛 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第11期111-123,共13页

氮化镓(GaN)基功率器件性能的充分发挥受到沉积GaN的衬底低热导率的限制,具有高热导率的化学气相沉积(CVD)金刚石,成为GaN功率器件热扩散衬底材料的优良选择。相关学者在高导热金刚石与GaN器件结合技术方面开展了多项技术研究,主要包括... 氮化镓(GaN)基功率器件性能的充分发挥受到沉积GaN的衬底低热导率的限制,具有高热导率的化学气相沉积(CVD)金刚石,成为GaN功率器件热扩散衬底材料的优良选择。相关学者在高导热金刚石与GaN器件结合技术方面开展了多项技术研究,主要包括低温键合技术、GaN外延层背面直接生长金刚石的衬底转移技术、单晶金刚石外延GaN技术和高导热金刚石钝化层散热技术。对GaN功率器件散热瓶颈的原因进行了详细评述,并对上述各项技术的优缺点进行了系统分析和评述,揭示了各类散热技术的热设计工艺开发和面临的技术挑战,并认为低温键合技术具有制备温度低、金刚石衬底导热性能可控的优势,但是大尺寸金刚石衬底的高精度加工和较差的界面结合强度对低温键合技术提出挑战。GaN外延层背面直接生长金刚石则具有良好的界面结合强度,但是涉及到高温、晶圆应力大、界面热阻高等技术难点。单晶金刚石外延GaN技术和高导热金刚石钝化层散热技术则分别受到单晶金刚石尺寸小、成本高和工艺不兼容的限制。因此,开发低成本大尺寸金刚石衬底,提高晶圆应力控制技术和界面结合强度,降低界面热阻,提高金刚石衬底GaN器件性能方面,将是未来金刚石与GaN器件结合技术发展的重点。 展开更多

关键词 金刚石 氮化镓 电子器件 转移技术 高热导率 界面热阻

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高导热性能石墨烯加热装置构建及其在航天食品加热中的应用 被引量：5

13

作者 罗明磊 袁淼 +2 位作者 赵伟 董海胜 臧鹏 《包装与食品机械》 CAS 北大核心 2022年第1期8-13,共6页

针对现有载人飞行器上航天食品加热器加热效率低、加热时间长、资源消耗多的问题,提出利用石墨烯的高导热性能,以其作为热源,开展对航天食品加热效果试验研究。搭建以石墨烯材料为热源的加热装置,对不同种类航天食品进行加热试验,对石... 针对现有载人飞行器上航天食品加热器加热效率低、加热时间长、资源消耗多的问题,提出利用石墨烯的高导热性能,以其作为热源,开展对航天食品加热效果试验研究。搭建以石墨烯材料为热源的加热装置,对不同种类航天食品进行加热试验,对石墨烯材料的热稳定性、升温速度、航天食品加热时间、加热均匀性等进行测试。试验结果表明,石墨烯作为热源具有良好的热稳定性、升温速度快,能够实现航天食品的快速、均匀加热。可利用石墨烯材料作为热源设计食品加热器,实现航天食品的高效快速加热。 展开更多

关键词 石墨烯 高导热性能 加热装置 航天食品 加热

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基于高分子聚合物的柔性传感器研究进展 被引量：9

14

作者 吴杰 王旭 +1 位作者 刘英 朱银龙 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2022年第3期7-11,共5页

对基于高分子聚合物的柔性传感器的研究进展进行了概述。从传感器的种类、材料、结构设计、制备工艺、传感原理等多个角度进行分析,并对这些传感器的主要性能(灵敏度、稳定性与重复性、响应时间、迟滞性等)进行评估。重点讨论基于高聚... 对基于高分子聚合物的柔性传感器的研究进展进行了概述。从传感器的种类、材料、结构设计、制备工艺、传感原理等多个角度进行分析,并对这些传感器的主要性能(灵敏度、稳定性与重复性、响应时间、迟滞性等)进行评估。重点讨论基于高聚物的柔性传感器在可穿戴设备、柔性驱动以及疾病预防等领域内的应用,总结了当前国内外传感器技术研究所面临的问题,并对未来柔性传感器的发展进行展望。 展开更多

关键词 高分子聚合物 柔性传感器 可穿戴设备 柔性驱动

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高导热石墨/SEBS/超高分子量聚乙烯三元复合材料的制备与研究 被引量：5

15

作者 卢辉 髙传伟 +1 位作者 倪海鹰 陈军 《塑料工业》 CAS CSCD 北大核心 2019年第1期112-116,共5页

以鳞片石墨(FG)为填料,热塑性弹性体苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯(SEBS)嵌段共聚物和超高分子量聚乙烯(UHMWPE)为基体,通过材料结构设计,在通用加工条件下构建了具有隔离结构的高导热三元复合材料。结果表明,FG和SEBS的混合物分布在UHMWPE... 以鳞片石墨(FG)为填料,热塑性弹性体苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯(SEBS)嵌段共聚物和超高分子量聚乙烯(UHMWPE)为基体,通过材料结构设计,在通用加工条件下构建了具有隔离结构的高导热三元复合材料。结果表明,FG和SEBS的混合物分布在UHMWPE颗粒周围组成隔离结构,形成导热通路; XRD结果证实FG在复合材料中存在择优取向,促使材料产生了的各向异性,复合材料在in-plane和through-plane两个方向上的最高导热系数分别为6. 781 W/(m·K)和2. 553 W/(m·K)。相对于纯的UHMWPE,导热系数分别提高了14. 07倍和4. 67倍。TGA结果表明FG的引入在一定程度上阻碍了复合材料的热降解,提高了材料的耐热性。 展开更多

关键词 石墨 超高分子量聚乙烯 隔离结构 高导热 取向

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不同石墨尺寸复配对NG/UHMWPE复合材料性能的影响 被引量：3

16

作者 王霄 卢辉 +2 位作者 倪海鹰 陈军 陈蕾 《塑料工业》 CAS CSCD 北大核心 2019年第10期120-123,21,共5页

以粒径为6.5μm的单一尺寸鳞片石墨(NG)和粒径为6.5μm和1μm的混合尺寸鳞片石墨为填料,超高分子量聚乙烯(UHMWPE)为基体树脂,通过热处理粉末混合法制备了具有隔离结构的高导热NG/UHMWPE复合材料。研究了NG尺寸对高导热石墨/超高分子量... 以粒径为6.5μm的单一尺寸鳞片石墨(NG)和粒径为6.5μm和1μm的混合尺寸鳞片石墨为填料,超高分子量聚乙烯(UHMWPE)为基体树脂,通过热处理粉末混合法制备了具有隔离结构的高导热NG/UHMWPE复合材料。研究了NG尺寸对高导热石墨/超高分子量聚乙烯复合材料微观结构、填料取向、导热性能和通路以及力学性能的影响。结果表明,混合尺寸石墨的加入提高了复合材料在垂直于热压方向和平行于热压方向两个方向上的导热系数,最高达到10.5 W/(m·K)和5.08 W/(m·K),相较于纯UHMWPE,导热系数分别提高了20.91倍和9.60倍。此外,当石墨含量一致时,混合尺寸填料的复合材料在保持机械性能不下降的情况下,导热系数更高。 展开更多

关键词 不同尺寸的石墨 超高分子量聚乙烯 高导热 取向

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具有有序导热网络结构的UHMWPE基复合材料的制备 被引量：1

17

作者 冯昌平 孙凯印 +1 位作者 倪海鹰 陈军 《塑料工业》 CAS CSCD 北大核心 2022年第10期164-168,共5页

为在高分子基体中构建有序导热网络结构,从而显著提高复合材料的导热性能,创造性地提出一种黏结剂共混法,制备出了具有有序导热网络结构和高导热系数的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)基导热复合材料。首先制备出具有核-壳结构的二维导热填料... 为在高分子基体中构建有序导热网络结构,从而显著提高复合材料的导热性能,创造性地提出一种黏结剂共混法,制备出了具有有序导热网络结构和高导热系数的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)基导热复合材料。首先制备出具有核-壳结构的二维导热填料包覆UHMWPE颗粒的包覆颗粒,然后再通过热压成型制备出具有三维有序导热网络结构的高分子复合材料。导热填料在UHMWPE基体材料中构建了有序的导热网络结构,显著提升了复合材料的导热系数,当UHMWPE/天然石墨(NG)/石墨烯(G)复合材料含有20%NG和0.3%G时复合材料的导热系数高达1.47 W/(m·K)。这种方法具有简单,环保,易于工业化等优点。 展开更多

关键词 导热材料 导热网络 导热系数 超高分子量聚乙烯

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接触热阻对TPS法测量高聚物薄膜热导率的影响 被引量：4

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作者 张乃华 李艳宁 +1 位作者 张国靖 王雨薇 《中国测试》 CAS 北大核心 2018年第2期128-133,共6页

为研究接触热阻对瞬态平面热源(transient plane source,TPS)法测量高聚物薄膜热导率的影响规律以便提高测量准确度,阐述TPS法基本测量原理,根据串联热路中热阻的关系建立接触热阻的简化计算模型,以不同厚度硅橡胶薄膜为对象,通过回归... 为研究接触热阻对瞬态平面热源(transient plane source,TPS)法测量高聚物薄膜热导率的影响规律以便提高测量准确度,阐述TPS法基本测量原理,根据串联热路中热阻的关系建立接触热阻的简化计算模型,以不同厚度硅橡胶薄膜为对象,通过回归分析的方法获得接触热阻随压力的变化规律,利用此规律测量单一厚度聚四氟乙烯薄膜和聚酯薄膜的热导率。结果表明:当未施加压力时,接触热阻的存在导致测量结果的相对误差为10%~30%,接触热阻会随压力的增大近似呈非线性关系减小,当压力达到200 k Pa时,可减小测量误差到6%以内。同种材质的高聚物薄膜还可通过改变厚度来减小接触热阻。 展开更多

关键词 瞬态平面热源法 接触热阻 高聚物薄膜 热导率

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高强度绝缘螺杆的研制

19

作者 刘锋 王炳生 +1 位作者 杜旻 黄洪驰 《绝缘材料》 CAS 北大核心 2019年第11期31-34,共4页

研究了高分子聚合物型固化改性剂对改性芳香胺的协同作用,并分析了增强材料及铺层方式对绝缘螺杆性能的影响。结果表明:当高分子聚合物型固化改性剂的添加量为15%时,绝缘螺杆具有较高的机械强度,并具备优异的耐热性和电气性能。

关键词 高分子聚合物 固化改性 高强度 耐热性 绝缘螺杆

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缺陷对氮化硅导热性能影响的模拟研究

20

作者 陈大业 陈鹏 +2 位作者 钱家盛 夏茹 伍斌 《硅酸盐通报》 CAS 北大核心 2022年第5期1797-1804,共8页

通过反应或热压烧结制备氮化硅器件过程中,产生的晶格空位和杂质氧等缺陷会严重影响氮化硅材料的导热性能。为了探究空位和氧杂质对氮化硅材料导热性能的影响规律,利用分子动力学模拟方法设计了多种不同缺陷状态的氮化硅模型,分析了空位... 通过反应或热压烧结制备氮化硅器件过程中,产生的晶格空位和杂质氧等缺陷会严重影响氮化硅材料的导热性能。为了探究空位和氧杂质对氮化硅材料导热性能的影响规律,利用分子动力学模拟方法设计了多种不同缺陷状态的氮化硅模型,分析了空位/氧杂质的比例、分布状态、晶格位置以及温度对氮化硅材料导热性能的影响。研究结果表明:随着空位/氧杂质比例的增加以及温度的升高,氮化硅体系的热导率都呈明显的下降趋势;当空位/氧杂质由原本随机分布逐渐向导热通路中间聚集时,氮化硅的热导率急剧降低;空位/氧杂质所处不同晶格位置,体系热导率有明显差异。另外,通过计算氮化硅模型的声子态密度,进一步验证了空位/氧杂质比例以及温度对体系导热性能的影响规律。研究结果为制备具有高导热性的氮化硅陶瓷提供了重要的指导。 展开更多

关键词 高导热氮化硅 空位 杂质氧 温度 声子态密度 热导率 分子动力学模拟

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