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导热高分子复合材料界面热障的研究进展综述

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导热高分子复合材料由于具有轻质、易成型加工、低制备成本等诸多优点,已成为5G通讯设备、电子封装和能量传输等领域的研究热点,也日益成为国家重大工程领域的关键材料之一。然而导热填料/高分子基体、导热填料/导热填料固有的相界面以及较高的界面热障很大程度上限制了导热高分子复合材料导热系数(λ)的快速高效提升。

目前大部分界面热障的数学模型只是针对块体导热高分子复合材料,并不适用于膜、涂料、胶粘剂、凝胶等类型的材料;计算机模拟条件设定有时过于理想化,使模拟结果往往与模型计算值或实验测量值有较大出入;界面热障的测量方法少,且大部分测量方法往往仅对特定体系适用。

近期,西北工业大学结构/功能高分子复合材料(SFPC)研究团队顾军渭教授组,以“Interfacial thermal resistance in thermally conductive polymer composites: A review”为题,在Composites Communications上发表综述论文。

该综述介绍了导热高分子复合材料中界面热障的定义及其相关数学模型,归纳了目前针对界面热障的计算机模拟方法和实际测量方法。利用分子动力学模拟、有限元模拟以及机器学习等方法进行模拟计算,探索了界面热障的测量方法总结了降低导热高分子复合材料界面热障的可行策略和方法,希望为导热高分子复合材料λ的快速高效提升提供一些指导性的建议。

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导热高分子复合材料中(a)“填料-填料”界面、(b)“填料-基体”界面及界面处声子散射示意图


为此,针对导热高分子复合材料的新形式及其特征,亟需建立普适性更高的界面热障数学模型,拓宽其数学模型的应用性和指导性意义;在计算机模拟过程中需考虑并引入更多的λ影响参数,进一步提高计算机模拟的正确性以及与实测值的相符性;同时加快与热物性测量的企业开展深入的讨论与科研合作,早日开发出多体系适用的、高普适性的界面热障测量方法与相关仪器,明晰导热高分子复合材料的导热机理,从而推动导热高分子复合材料的快速发展。

信息来源:爱思唯尔Elsevier

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