摘要
电子器件的小型化和大功率化为芯片带来了高热流密度及瞬时热冲击等挑战，也对用于散热的热界面材料提出了更高的要求。固-液相变材料具有潜热大的优点，将其引入热界面材料中可以起到储存一定热量乃至缓解热冲击的功效，然而，直接引入固-液相变材料因其液相流动泄漏会带来污染问题。将有机固-液相变材料封装在无机壳微胶囊内，不仅可以有效克服这一问题，还能增强导热系数。本论文将以固-液相变材料石蜡为芯材、二氧化硅为壳材的相变微胶囊，引入聚二甲基硅氧烷（PDMS）基体中，并通过添加高导热填料碳纤维（CF），研制了新型的相变热界面材料。 在第一部分工作中，采用界面缩聚法，在酸性条件下合成了以二氧化硅为壳材、石蜡为芯材的相变微胶囊，并将所得微胶囊嵌入PDMS基体中，制备了相变热界面材料。结果表明，石蜡@二氧化硅微胶囊与PDMS基体之间形成了氢键，使得两种组分具有良好的相容性。微胶囊在相变热界面材料中的含量最高可达38.89wt%，此时，所得相变热界面材料不仅具有60.61J·g-1的潜热，而且其导热系数较PDMS提高了80.71%。通过将所制备的石蜡@二氧化硅微胶囊/PDMS相变热界面材料应用于芯片热管理，发现微胶囊的添加使得芯片温度降低了15.87%。此外，该相变热界面材料还表现出优异的热可靠性。 在第二部分工作中，为了提升上述相变热界面材料的导热系数，将碳纤维与微胶囊进行复配，分别设置微胶囊质量分数为18wt%、25wt%和32wt%以及碳纤维质量分数为6wt%、7wt%、8wt%、9wt%和10wt%，制备了一系列石蜡@二氧化硅微胶囊/碳纤维/PDMS相变热界面材料，考察了微胶囊和碳纤维质量分数对所得相变热界面材料相变特性、导热系数、硬度以及散热性能的影响规律。结果表明，对于同时含有微胶囊和碳纤维的相变热界面材料来说，石蜡@二氧化硅微胶囊具有提供蓄热能力和降低硬度的作用，而碳纤维则起到增加导热系数和硬度的效果，从而使得二者在相变热界面材料的散热性能上具有协同作用，含32wt%石蜡@二氧化硅微胶囊和9wt%碳纤维的相变热界面材料表现出最佳的散热性能。良好的散热性能以及优异的热可靠性使得石蜡@二氧化硅微胶囊/碳纤维/PDMS相变热界面材料的实际应用前景广阔。
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