摘要
信息化时代的来临和制造技术的不断迭代以及人类对电子产品的功能的需求越来越高，加速推进了电子产品的微型化，越来越密集的集成造成不可避免的热量集聚，散热效率的好坏会影响集成电路的工作状态从而影响其运行寿命和使用体验，散热问题日益凸显亟待解决。对于电子产品的散热问题，未来的研究将集中在制备导热绝缘材料的领域来跨越这一障碍。聚氨酯具有重量轻、热稳定性和化学稳定性好、绝缘性较好等优点，由导热填料和聚氨酯组成的聚合物复合材料在电子封装工业中有着广泛的应用，包括热界面材料、底填充材料和有机基板材料。然而，它们的导热系数仍然保持在较低的水平，不能满足日益增长的散热需求。因此，开发新型高导热聚合物复合材料具有重要意义。本文围绕碳化硅、聚氨酯制备了一系列复合材料，主要内容如下： 采用硅烷偶联剂KH550改性碳化硅（KSIC）粉体粒子表面，然后与聚氨酯共混制备单填料导热网络复合材料，通过FITR、SEM、TGA、导热性能和电绝缘性能的分析表征，确认了SIC表面被偶联剂改性，SEM图像表明KSIC与聚氨酯（PU）复合后改善了SIC与PU的界面相容性，热导率值直接表明KSIC/PU复合材料相比于SIC/PU复合材料在相同的填料负载下导热性能更好，负载量为60wt%时能够获得0.71W/mK的热导率；当填料负载量为10wt%时，获得1218.69%、12.89MPa的力学性能；材料的电阻率符合电绝缘标准。 单填料形成导热网络的效率较低，且仍然存在较高的界面热阻，对复合材料的导热性能提升非常有限。三维网状结构的连续性赋予了其较低的界面热阻以及快速的热量散播通道。将KSIC与泡沫镍（NF）共同与PU复合制备互穿双填料导热网络导热材料。通过XRD、SEM、导热性能等研究后发现，KSIC与NF形成的双填料导热网络能够产生协同作用，最大值为1.18W/mK，优于KSIC、NF分别与PU复合的材料热导率。当KSIC负载为30wt%时复合材料表现出92.56%的断裂伸长率和6.66MPa的拉伸强度，具有较好的综合力学性能。而热管理性能与填料负载量成正比，50wt%KSIC负载的复合材料具有最快的吸热和散热性能，同时也提升了材料电绝缘性能。 双填料导热网络能够显著提升材料的热导率，但是在较高的负载量情况下仍有大量碳化硅在树脂基体中无规存在，对提高材料热导率几乎没有贡献。通过一定手段辅助碳化硅构筑导热网络能够实现在较低负载量情况下热导率的提升以及最小限度影响材料综合性能。利用单宁氧化自聚合作用，在编织网状醋酸纤维（Wovenmeshfibers，WF）上粘附碳化硅粒子实现富集后制备具有导热各向异性的复合材料。FITR和SEM表明通过单宁的作用使碳化硅粒子在纤维表面的包覆形态以及与PU复合后仍然存在的富集的形貌。反应10h情况下，获得SIC含量为22.95wt%，轴向热导率为0.44W/mK，径向热导率为0.31W/mK的导热复合材料；实现了相对低负载情况下的较高热导率，同时径向热管理能力优于轴向方向。
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