复合材料的表征
总结展望
上述两种材料都是使填料在基体中规则排列。首先，可以形成声子 或者电子的传递通道；其次，可以降低填料与填料之间，填料与基体之 间的接触热阻达到提升导热性能的目的。
这种思路也是当下热界面材料设计中十分热门的，比如石墨烯与金 属粒子结合、碳纳米管阵列、不同尺寸的粒子之间的配合等等。如何降 低系统的界面热阻是提升热界面材料导热性能的关键所在，这个问题的 解决需要对材料微观结构和性质的进一步研究。
实例2：有机硅凝胶/mhBN
磁定向六方氮化硼晶片聚合物基复合材料 mhBN 晶 片 的 制 备：用超顺磁性 氧化铁纳米颗粒 涂覆hBN晶片， 使mhBN晶片能够 对磁场产生感应， 从利用磁场控制 晶片取向而达到 的目的。
ACS Appl. Mater. Interfaces 2015, 7, 13000−13006
1. 向pH=7的hBN溶液中滴加EMG-605铁磁流体，制 备磁性响应hBN晶片(mhBN)
2. 将mhBN加入到有机硅凝胶中，加入固化剂并搅 拌使之均匀分散
3. 在真空箱中除气泡 4. 将凝胶导入模具中，放在相应的磁场下，控制
填料取向 5. 在150℃下进行退火6小时以确保复合材料的完
全固化
Science 2012, 335, 199−204.
Thanks!
聚合物复合材 料导热性能的 常用填料
碳基填料
陶瓷填料
金属填料
3 实例介绍
实例1：PVDF/oGNF复合材料
在L形扭结管中熔融加工的石墨烯纳米薄片填充聚合物 复合材料的高平面热传导
思路：通过控制各向 异性的导热填料的取 向来制备高导热性能 的复合材料。压缩GNF， 其表面法线优先平行 于正常膜表面排列。
目录
1 背景介绍 2 导热机理 3 实例介绍 4 总结展望
1 背景介绍
Introduction
集成电路
TIM示意图
2 导热机理
固体材料导热机理
导热率 K=Kph + Ke
Kph 声子热导率 Ke 电子热导率
自由电子
纯金属 合金
导 热
绝缘材料（如：共价晶体）
声子
合金
固体材料导热机理
无定形聚合物的热传导机制 不同的颜色和大小代表聚合 物分子中的不同原子。
材料性能参数：在25vol％下产生约10W/mK的定向导热率，密度约为
1.5 g/cm 3 。
ACS Appl. Mater. Interfaces 2015, 7, 15256−15262
制备过程
原材料：
聚偏二氟乙烯(PVDF)
石墨烯纳米片(GNF) (半径5um，厚度68nm)
N，N'-二甲基甲酰 胺(DMF)
理想晶体结构中的热传 导机制。绿球代表结晶 球，不存在声子散射。
Carbon 142 (2019) 445-460
固体材料导热机理
(a)具有连续填料网络的晶体填料/聚合物复合材料的导热机理 (b)具有不连续填料网络的晶体填料/聚合物复合材料的导热机理
Carbon 142 (2化硼
优异的导热性和电绝缘性 高纵横比（D / t）的片形颗粒 并且显示出高度各向异性的热性 质 面内热导率为约600Wm -1 K -1， 贯通面热导率仅为2-30W m -1 K -1
ACS Appl. Mater. Interfaces 2013, 5, 7633−7640.
制备过程
材料制备：PVDF溶解（120℃） 浴超声处理（混合）
蒸发DMF
溶剂（140℃）
切割
导入模具
热压（10MPa、180℃）
抛光测量热导率（0.2cm）。
ACS Appl. Mater. Interfaces 2015, 7, 15256−15262
表征分析
导热系数对比： PVDF/GNF，K=2.14W/mK， GNF加载量=30wt% 取向的PVDF/GNF， K=10.19W/mK，GNF加载 量=25wt%