导热高分子的导热机理(精)

导热高分子的导热机理

学校名称：华南农业大学

院系名称：材料与能源学院

时间：2017年2月27日

1.导热机理

热传导过程采取扩散形式，但各种材料的导热机理是不同的。固体内部的导热载体分别为电子、声子(点阵波)、光子(电磁辐射)3种1。对聚合物而言，通常为饱和体系，无自由电子，导热载体为声子，热传导主要依靠晶格振动。聚合物相对分子质量很大，具有多分散性，分子链则以无规则缠结方式存在，难以完全结晶，再加上分子链的振动对声子有散射作用2，使聚合物材料的热导率很小。

为了提高聚合物的热传导性能，可以制备具有结晶和高取向结构的聚合物材料，即合成结构型导热高分子材料;也可以向聚合物基体中添加导热填料来制备导热复合材料，即合成填充型导热高分子材料3。制备结构型导热高分子材料加工工艺复杂，成本较高，且仅适用于少数聚合物，通常比较困难;采用填充导热填料来制备导热高分子材料，制备工艺简单，投资成本低，是目前制备导热高分子材料的主要方法。制备结构型导热高分子材料，需要借助外力使高分子物理结构发生改变，制备工艺复杂，难度较大，因此在实际应用中受到使用限制。

1.1导热网链机理

填料的热导率及其在聚合物基体中的分布形式决定了整个复合材料的热导率。当填料的填加量较少时，填料在基体中以似孤岛形式分布，为分散相，被聚1张志龙，吴昊，景录如.高导热绝缘复合材料的研究[J].舰船电子工程，2005, 25 (6 ): 36-40.

2周文英，齐暑华，李国新，等.导热胶粘剂研究[J].材料导报，2005,19(5):26-33.

3石路晶，贾长明. 导热高分子材料在电子封装领域应用研究[J],.包装工程, 第35卷第17期

2014年09月,

合物包覆，形成类似于聚合物共混体系中的“海一岛”结构。当填料的填充量达到某一临界值时，填料之间会相互接触，形成导热网链4。随着填充量的增加，导热网链相互贯穿，复合材料导热性能显著提高。这就如同一个简单的电路，基体和填料分别看作2个热阻。当填充量较小时，不能形成导热网链，从热流方向来看，基体和填料相当于是串联的热阻，阻值越大，导热性越差;当填充量较大时，填料之间相接触，形成导热网链，导热网链热阻小，此时基体和填料在热流方向上相当于并联，导热网链在热量传递过程中起主导作用，如图1所示。Agari模型即是以导热网链机理为基础的。

1.2热弹性组合增强机理

研究结果显示复合体系热导率随填料含量的增加始终呈逐步上升趋势，未表现出电导率那样的急剧变化;在相同填充量时，复合材料的热导率随粒径的减小而减小，与电导率随粒径变化规律相反。这种差异主要是二者具有不同传导机理，文中通过热弹性复合增强机制解释了这一变化规律。根据固体物理学理论，声子是人为量化的固体点阵振动格波，与电子这一实体物质粒子的运动和传递存在实质性的差异。导电过程是自由电子的定向运动和传导过程，因此形成传导路径非

4孔娇月，陈立新，蔡聿锋. 导热高分子复合材料研究进展[J]. 中国塑料,第25卷第3

期,2011年3月

常重要。通过分析各种无机物的热物性变化规律发现5，材料热导率的变化与经典振动和弹性力学中的弹性模量非常类似，因此可将材料的热导率看作是声子(即热振动)传递过程的弹性模量。类似地，导热填料填充的聚合物基复合材料热导率的增大可以看成高热导率的填料对低导热率的基体的复合(组合增强作用)，如图2所示，复合材料的热导率用式(1)表述。

5马庆芳，方荣生.实用热物理性质手册[M].北京:中国农业机械出版，1986:144-383.

LED产业的快速发展使得市场对具有高导热性以及绝缘性能的复合材料需求

也越来越大。聚合物基导热绝缘复合材料可应用于LED散热片、LED热传导

材料、支架以及LED灯座等方面。该类材料的应用可满足LED灯高导热性和

绝缘性的要求，有效地降低LED灯的使用温度，提高其使用寿命。此外，该

类材料具有较好的设计自由度和成型性能，所制造的LED灯具具有质轻、美

观等特点。

参考文献

[1] 张志龙，吴昊，景录如.高导热绝缘复合材料的研究[J].舰船电子工程，2005, 25 (6 ): 36-40.

[2] 周文英，齐暑华，李国新，等.导热胶粘剂研究[J].材料导报，2005,19(5):26-33.

[3] 石路晶，贾长明. 导热高分子材料在电子封装领域应用研究, [J]包装工程,[J]. 第35卷第17期 2014年09月

[4]孔娇月，陈立新，蔡聿锋. 导热高分子复合材料研究进展[J]. 中国塑料,第25卷第3期,2011年3月

[5]马庆芳，方荣生.实用热物理性质手册[M].北京:中国农业机械出版，1986:144-383.

导热高分子材料的发展历程(精)

导热高分子的发展历程 学校名称：华南农业大学 院系名称：材料与能源学院 时间：2017年2月27日

发展历程 1聚苯胺在19世纪中叶首次由Henry Letheby描述，他研究了苯胺在酸性介质中的电化学和化学氧化产物。他指出，还原形式是无色的，但氧化形式是深蓝色。第一高导电性有机化合物是电荷转移络合物。在20世纪50年代，研究人员报告说，多环芳族化合物与卤素形成半导电电荷转移络合盐。在1954年，贝尔实验室和其他地方的研究人员报告了有机电荷转移络合物，电阻率低至8欧姆- 厘在20世纪70年代初，研究人员证明四硫富瓦烯的盐显示几乎金属导电性，而超导性在1980年被证明。关于电荷转移盐的广泛研究继续今天。虽然这些化合物在技术上不是聚合物，但这表明有机化合物可以携带电流。虽然有机导体以前间歇性讨论，该领域特别通过预测的超导性BCS理论发现后激发。1963年澳大利亚人B.A.博尔托Weiss及其同事报道了电阻率低至1欧姆·厘米的聚吡咯衍生物引用了类似的高电导率氧化聚乙炔的多个报道。除了电荷转移复合物（其中一些是偶数超导体）的显着例外之外，有机分子先前被认为是绝缘体或者最好是弱导电半导体。随后，DeSurville和同事报道了在聚苯胺中的高导电性。同样，在1980年，Diaz和Logan报道了可用作电极的聚苯胺膜。 尽管大多数在小于100纳米的量子领域中操作，但“分子”电子过程可以在大规模上集体表现。示例包括量子隧道效应，负电阻，声子辅助跳跃和极化子。1977年，Alan J. Heeger，Alan MacDiarmid和Hideki Shirakawa报道了氧化碘掺杂聚乙炔的相似的高电导率对于这项研究，他们被授予2000年诺贝尔化学奖“用于发现和发展导电聚合物”。自20世纪80年代后期以来，有机发光二极管（OLED）已经成为导电聚合物的重要应用。 1维基百科

生活中的高分子材料

生活中的高分子材料 【摘要】 高分子应用在生活中各个地方，塑料便是应用较为广泛。塑料在生活起重大作用，但是也给环境带来了危害。如何解决由塑料制品所造成的白色污染时全人类共同面临的问题。目前，在诸多的解决方案中，开发可降解塑料成为全球瞩目的热点。 【正文】 高分子材料：以高分子化合物为基础的材料，高分子材料是由相对分子质量较高的化合物构成的材料，包括橡胶、塑料、纤维、涂料、胶粘剂和高分子基复合材料，由千百个原子彼此以共价键结合形成相对分子质量特别大、具有重复结构单元的有机化合物。 高分子的分子量从几千到几十万甚至几百万，所含原子数目一般在几万以上，而且这些原子是通过共价键连接起来的。高分子化合物中的原子连接成很长的线状分子时，叫线型高分子(如聚乙烯的分子)。如果高分子化合物中的原子连接成网状时，这种高分子由于一般都不是平面结构而是立体结构，所以也叫体型高分子。 高分子材料的结构特征 高分子材料的高分子链通常是由成千上万个结构单元组成，高分子链结构和许许多多高分子链聚在一起的聚集态结构形成了高分子材料的特殊结构。因而高分子材料除具有低分子化合物所具有的结构特征(如同分异构体、几何结构、旋转异构)外，还具有许多特殊的结构特征。高分子结构通常分为链结构和聚集态结构两个部分。链结构是指单个高分子化合物分子的结构和形态，所以链结构又可分为近程和远程结构。近程结构属于化学结构，也称一级结构，包括链中原子的种类和排列、取代基和端基的种类、结构单元的排列顺序、支链类型和长度等。远程结构是指分子的尺寸、形态，链的柔顺性以及分子在环境中的构象，也称二级结构。聚集态结构是指高聚物材料整体的内部结构，包括晶体结构、非晶态结构、取向态结构、液晶态结构等有关高聚物材料中分子的堆积情况，统称为三级结构。 高分子材料按其来源可分为：天然高分子材料、半合成高分子材料（改性天

导热高分子材料

导热高分子材料 一、概述 传统的导热物质多为金属如Ag, Cu, Al和金属氧化物如Al2O3, MgO, BeO以及其它非金属材料如石墨,炭黑,Si3N4,AlN。随着工业生产和科学技术的发展,人们对导热材料提出了新的要求,希望材料具有优良的综合性能。如在化工生产和废水处理中使用的热交换器既需要所用材料具有导热能力,又要求其耐化学腐蚀、耐高温。在电气电子领域由于集成技术和组装技术的迅速发展,电子元件、逻辑电路的体积成千成万倍地缩小,则需要高导热性的绝缘材料。近几十年来,高分子材料的应用领域不断拓展,用人工合成的高分子材料代替传统工业中使用的各种材料,特别是金属材料,已成为世界科研努力的方向之一。在导热材料领域,纯的高分子材料一般是不能胜任的,因为高分子材料大多是热的不良导体(见表2 )。 在塑料工业中,导热塑料最大和最重要的应用是替代金属和金属合金制造热交换器[3]。它可以代替金属应用于需要良好导热性和优良耐腐蚀性能的环境,如换热器、太阳能热水器、蓄电池的冷却器等。电子电器工业也是应用导热塑料较多的一个领域,主要用来制造要求较高的导热电路板。另外在用作输送、盛装、封闭、装饰、埋嵌等材料,以及满足某些制品在固化时的尺寸稳定性的要求方面也有应用。 在橡胶工业中,关于导热橡胶制品的研究开发,重点集中在以硅橡胶和丁腈橡胶为基质的领域内,用于制造与电子电气元件接触的橡胶制品,既提供了系统所需要的高弹性、耐热性,又可以将系统的热量迅速传递出去。如具有良好导热性和电绝缘性能的橡胶可以用于电子电器元部件的减震器;事实上,许多橡胶制品都在动态情况下使用,由材料的形变滞后效应所造成的体系温升经常是很高的,从而使得材料的动态疲劳性能下降。以往人们总是研究怎样从配方上降低橡胶材料的动态生热,而没有很好地研究胶料本身导热性好坏及怎样进一步提高的问题。 在粘合剂工业中,随着电子元器件和电子设备向薄轻小方面发展,对于用作封装和热界面材料的导热粘合剂尤其是导热绝缘粘合剂的需求越来越高。散热在电子工业中是一个至关重要的问题。比如对于电子元器件,如果热量来不及散除将导致其工作温度升高,这样不仅会降低其使用寿命而且也将大大降低它的稳定性。 如上所述,绝大多数高分子材料本身属于绝热性材料。要想赋予高分子材料优良的导热性,主要是通过共混(熔体共混和溶液共混等)方法在高分子材料中填充导热性能好的填料。这样得到的导热材料有价格低廉、易加工成型等优点。 二、导热高分子材料的制作

导电高分子材料的应用、研究状况及发展趋势(精)

导电高分子材料的应用、研究状况及发展趋势 熊伟 武汉纺织大学化工学院 摘要:与传统导电材料相比较 , 导电高分子材料具有许多独特的性能。导电高聚物可用作雷达吸波材料、电磁屏蔽材料、抗静电材料等。介绍了导电高分子材料的结构、种类及导电机理、合成方法、导电高分子材料的应用、研究现状及发展趋势。 关键字:导电高分子分类制备现状 Abstract : Compared with conventional conductive materials, conductive polymer material has many unique properties. Conducting polymers can be us ed as radar absorbing materials, electromagnetic shielding materials, antistatic materials. Describes the structure of conductive polymer materials, types and conducting mechanism, synthesis methods, the application of conductive poly mer materials, research status and development trend. Keywords : conductive polymer categories preparation status 1 导电高分子的结构、种类 按照材料结构和制备方法的不同可将导电高分子材料分为两大类 :一类是结构型 (或本征型导电高分子材料,另一类是复合型导电高分子材料 [3]。 结构型导电高分子材料是指高分子本身或少量掺杂后具有导电性质的高分子材料。 根据加入基体聚合物中导电成分的不同 , 复合型导电高分子材料可分为两类 :填充复合型导电高分子材料和共混复合型导电高分子材料 [5]。

导热高分子影响热导率因素(精)

导热高分子 影响热导率的因素 学校名称：华南农业大学 院系名称：材料与能源学院 时间：2017年2月27日

1.影响热导率的因素 1.1树脂基体 虽然有聚乙炔、聚亚苯基硫醚、聚噻吩等本征型导电、导热高分子材料，但绝大多数高分子材料本身属于绝热材料。赋予其优异的导热性的主要途径是通过共混(如机械共混、熔体共混或溶液共混等)的方法在高分子材料中填充导热性能好的填料，从而得到导热性能优良、价格低廉、易加工成型的导热高分子材料。表1是一些材料的热导率： 1.2导热填料 1.2.1填料的种类及填充量 填料主要包括金属填料和非金属填料。填料的种类不同，其导热机理、热导率及适用范围也不同。一般来说，在特定条件下，填充量越大，导热效果越好

1.2.2.填料的尺寸 填料填充复合材料的热导率随粒径增大而增加，在填充量相同时，大粒径填料填充所得到的复合材料热导率均比小粒径填料填充的要高。但是，导热填料经过超细微化处理可以有效提高其自身的导热性能;譬如在丁苯橡胶中分别添加纳米氧化铝或微米氧化铝，在相同填充量下，发现纳米氧化铝填充丁苯橡胶的热导率和物理力学性能均优于微米氧化铝填充的丁苯橡胶，且丁苯橡胶的热导率随着氧化铝填充量的增加而增大。 1.2.3.填料的形状 分散于树脂基体中的填料可以是粒状、片状、球形、纤维等形状，填料的外形直接影响其在高分子材料中的分散及热导率。在相同的情况下，热导率最低的是粉状，其次是纤维，最高的则是以晶须形态填加的复合材料。 1.2.4.基体与填料的界面 导热高分子复合材料是由导热填料和聚合物基体复合而成的多相体系，在热量传递(即晶格振动传递)过程中，必然要经过许多基体一填料界面，因此界面间的结合强度也直接影响整个复合材料体系的热导率。 基体和填料界面的结合强度与填料的表面处理有大关系，取决于颗粒表面易湿润的程度。这是因为为填料表面润湿程度影响填料与基体的粘结程度、基体与填料界面的热障、填料的均匀分散、填料的加入量等一些直接影响体系热导率的因素。增加界面结合强度能提高复合材料的热导率。表面处理剂的加入既可以改善填料的分散能力，又可以减少硅橡胶受外力作用时填料粒子与基体间产生的空隙，减少应力集中导致的基体破坏。 表面处理剂对热导率的影响应该是“桥联”和“包覆”共同作用的结果。一方面，其“桥联”作用改善了填料与基体的界面相容性，减少了界面缺陷及可能

导热高分子的概述(精)

导热高分子材料的概述 学校名称：华南农业大学 院系名称：材料与能源学院 时间：2017年2月27日

1.概述 1.1概念 指具有较高导热系数的高分子材料，固体中传导热量的载体包括电子、声子、磁激发和电磁辐射等；从本质上讲，绝大多数聚合物的导热性能与无机材料相比均不理想。 1.2发展历程 1聚苯胺在19世纪中叶首次由Henry Letheby描述，他研究了苯胺在酸性介质中的电化学和化学氧化产物。他指出，还原形式是无色的，但氧化形式是深蓝色。第一高导电性有机化合物是电荷转移络合物。在20世纪50年代，研究人员报告说，多环芳族化合物与卤素形成半导电电荷转移络合盐。在1954年，贝尔实验室和其他地方的研究人员报告了有机电荷转移络合物，电阻率低至8欧姆- 厘在20世纪70年代初，研究人员证明四硫富瓦烯的盐显示几乎金属导电性，而超导性在1980年被证明。关于电荷转移盐的广泛研究继续今天。虽然这些化合物在技术上不是聚合物，但这表明有机化合物可以携带电流。虽然有机导体以前间歇性讨论，该领域特别通过预测的超导性BCS理论发现后激发。1963年澳大利亚人B.A.博尔托Weiss及其同事报道了电阻率低至1欧姆·厘米的聚吡咯衍生物引用了类似的高电导率氧化聚乙炔的多个报道。除了电荷转移复合物（其中一些是偶数超导体）的显着例外之外，有机分子先前被认为是绝缘体或者最好是弱导电半导体。随后，DeSurville和同事报道了在聚苯胺中的高导电性。同样，在1980年，Diaz和Logan报道了可用作电极的聚苯胺膜。 尽管大多数在小于100纳米的量子领域中操作，但“分子”电子过程可以在大规模上集体表现。示例包括量子隧道效应，负电阻，声子辅助跳跃和极化子。1977年，Alan J. Heeger，Alan MacDiarmid和Hideki Shirakawa报道了氧化碘掺杂聚乙炔的相似的高电导率对于这项研究，他们被授予2000年诺贝尔化学奖“用于发现和发展导电聚合物”。自20世纪80年代 1维基百科

导电高分子综述

导电高分子材料及其应用 摘要： 导电高分子材料具有密度小、易加工、耐腐蚀、可大面积成膜，以及电导率可 在绝缘体- 半导体- 金属态（10-9 到105 S/cm）的范围里变化。所以自从1977 年来，导电高分子材料的研究受到了普遍的重视和发展。本文介绍了国内外导 电高分子材料的分类、特点、应用及近年来研究发展的概况。同时还展望了导 电高分子有待发展的方向。 关键词：导电高分子;分类；应用 1导电高分子简介 20 世纪70 年代，白川英树、Heeger 和MacDiarmid等人首次合成了聚乙炔薄膜，后来又经掺杂发现了可导电的高聚物，这就是导电高分子材料。经过40 多年的发展，导电高分子材料也从最初的聚乙炔发展到聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩等数十种高分子材料，成为 金属材料和无机导电材料的优良替代品。[1]但是导电高分子在变形过程中不仅仅存在弯曲 移动，而且还会产生蠕动现象，在器件的层间会发生快速分层的行为，溶剂易于挥发，使 用寿命有限、低的能量转换效率等等缺点使其在应用中具有难以突破的难点技术。[2] 2 高分子材料的分类及导电机理 导电高分子材料通常是指一类具有导电功能（包括半导电性、金属导电性和超导电性）、电导率在10-6S/cm 以上的聚合物材料。按照材料结构和制备方法的不同可把导电高分子材料分为结构型（或本征型）导电高分子材料和复合型导电高分子材料两大类。 2.1结构型高分子导电材料 结构型高分子导电材料。是指高分子结构本身或经过掺杂之后具有导电功能的高分子 材料。最早发现的结构型高分子聚合物是用碘掺杂后形成的聚乙炔。这种掺杂后的聚乙炔 的电导率高达105 S/cm。后来人们又相继开发出了聚苯硫醚、聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺等导电高分子材料。这些材料掺杂后电导率可达到半导体甚至金属导体的导电水平。结构型 高分子导电材料用于试制轻质塑料蓄电池、太阳能电池、传感器件、微波吸收材料以及试 制半导体元器件等[3] 。但目前这类材料由于还存在稳定性差(特别是掺杂后的材料在空气中的氧化稳定性差)以及加工成型性、机械性能方面的问题，尚未进入实用阶段。 2.1.1　聚乙炔( PA) 纯净聚乙炔掺进施主杂质（碱金属（Li、Na、K）等）或受主杂质（卤素、AsF5、PF5 等）后才能导电。与半导体不同的是，掺杂聚乙炔导电载流子是孤子。聚乙炔是目前世界

导电高分子材料的简介

导电高分子材料的简介、应用和发展前景 摘要：与传统导电材料相比较,导电高分子材料具有许多独特的性能。导电高聚物可用作雷达吸波材料、电磁屏蔽材料、抗静电材料等。介绍了导电高分子材料的结构、种类及导电机理、合成方法、导电高分子材料的应用、研究现状及发展趋势。 关键词:导电高分子制备方法导电机理性能应用发展趋势 1.简介 高分子材料在很长一段时期都被用作电绝缘材料.随着不同应用领域的需要以及为进一步拓宽高分子材料的应用范围，一些高分子材料被赋予某种程度的导电性以致成为导电高分子材料。导电高分子又称导电聚合物，自从1976年，美国宾夕法尼亚大学的化学家Mac Diarmid领导的研究小组首次发现掺杂后的聚乙炔（Poly acetylene，简称PA）具有类似金属的导电性（导电高分子的导电性如图）；1977年，日本白川英树等人才发现用五氟化砷或碘掺杂的聚乙炔薄膜具有金属导电的性质，电导率达到10S/m。这是第一个导电的高分子材料。人们对共轭聚合物的结构和认识不断深入。以后，相继开发出了聚吡咯、聚苯硫醚、聚酞菁类化合物、聚苯胺、聚噻吩等能导电的高分子材料。这个新领域的出现不仅打破了高分子仅为绝缘体的传统观念,而且它的发现和发展为低维固体电子学,乃至分子电子学的建立和完善作出重要的贡献,进而为分子电子学的建立打下基础,而具有重要的科学意义。 现有的研究成果表明，发展导电高分子兼具有机高分子材料的性能及半导体和金属的电性能, 具有密度小，易加工成各种复杂的形状，耐腐蚀，可大面积成膜及可在十多个数量级的范围内进行调节等特点，因此高分子导电材料不仅可作为多种金属材料和无机导电材料的代用品，而且已成为许多先进工业部门和尖端技术领域不可缺少的一类材料。 1.1导电高分子材料的分类 按结构和制备方法不同将导电高分子材料分为复合型与结构型两大类。复合型导电材料是由高分子和导电剂（导电填料）通过不同的复合工艺而构成的材料。结构型结构型导电高分子又称本征型导电高分子（Intrinsically conducting polymer，简称ICP），是指高分子材料本身或经过少量掺杂处理而具有导电性能的材料，其电导率可达半导体甚至金属导体的范围。 1.2 高分子导电材料的制备方法 复合型导电高分子所采用的复合方法主要有两种：一种是将亲水性聚合物或结构型导电高分子进行混合，另一种则是将各种导电填料填充到基体高分子中。结构型导电聚合物一般用电子高度离域的共轭聚合物经过适当电子给体或受体进行掺杂后制得。 1.3 导电机理

导热高分子材料的研究

导热高分子材料的研究 发表时间：2019-04-28T15:21:01.220Z 来源：《基层建设》2019年第6期作者：姜琳琳 [导读] 摘要：随着工业生产和科学技术的发展，人们对导热材料提出了新的要求，希望其具有优良的综合性能，本文介绍了导热高分子材料的作用原理及导热高分子材料的导热性能的影响因素，对导热高分子材料进行了一定的研究，并提高导热高分子材料的途径，使得导热高分子材料具有了更大的进步和发展。 摘要：随着工业生产和科学技术的发展，人们对导热材料提出了新的要求，希望其具有优良的综合性能，本文介绍了导热高分子材料的作用原理及导热高分子材料的导热性能的影响因素，对导热高分子材料进行了一定的研究，并提高导热高分子材料的途径，使得导热高分子材料具有了更大的进步和发展。 关键词：导热高分子材料；研究；作用原理；影响因素 0 引言 随着科技水平与日俱增，伴随我们生活的日新月异的变化，导热高分子材料的具体实践已经渗透进入了技术领域的方方面面。由于其具备特殊的性能，而被广泛投入到生产生活中。目前随着科学技术的进步，导热高分子材料的研究取得了一定的成果，在基本理论方面聚合物导热的概念、导热机理、导热系数以及影响其导热性能的因素都进行了深入的研究，并且在导热高分子复合材料的选择以及复合技术方面的研究也有了长足的进展。 1 导热高分子材料的作用原理 不同材料的导热机理是不同的，当晶体受热时，组成晶体的粒子产生热运动，从而表现出导热性能。填充的导热物质以及高分子基体是决定导热高分子材料自身性能的主要因素。对于导热高分子而言，所呈现出的特殊晶体结构，是其导热性能的重要基础，如果晶体结构被破坏，则意味着高分子材料的导热性能不复存在。在导热高分子材料中，填充物的导热性能往往会明显高于高分子基体的导热性能，所以，填充材料是导热高分子材料必不可少的组成部分。在填充材料的具体使用过程中，如果物质的填充量较少，那么粒子材料之间的空隙会比较大，空气的导热性能远低于高分子材料，所以此时高分子材料的导热性能相对较弱。而如果填充材料的数量较多，则意味着物质粒子之间的空隙减小，则很容易形成导热链，此时高分子材料的导热性能明显增强。 2 导热高分子材料的导热性能的影响因素分析 2.1 温度影响因素 温度对导热高分子材料导热性能的影响是非常复杂的，总体来讲是导热系数随着温度的升高而增大，不同材料变化规律之间会相差很多。温度对非晶聚合物 导热性能的影响呈现出曲线状态，在高于100K的温度区域内，导热系数随着温度的升高而增大，在超过一定温度后，导热系数会随着温度的升高而下降，在更高的温度时导热系数与温度的关系比低温状态时表现的要平缓，在5-15K温度范围时，导热系数与温度无关。温度对结晶聚合物的导热性能的影响是导热系数随着温度的升高而增大在达到最大值时然后开始出现逆转，在低于10K的温度范围时，导热系数开始随着结晶度的增加而下降。 2.2 取向影响因素 高分子材料的拉伸取向对其导热性能的影响也是很大的，非晶聚合物中包含非晶玻璃聚合物和非晶弹性体，它们在拉伸过程中使分子链拉伸取向增多，导热系数沿拉伸方向的增多而降低。拉伸取向对结晶聚合物导热性能的影响更加复杂，多年来经过科学家的不断实验与研究，实验结果证明了结晶完整的聚合物导热性能更强。 2.3 其他影响因素 研究人员发现高分子材料中的分子结构参数、交联程度、辐射剂量和流体静压力都对导热性能也存在着一定的影响，导热系数会随着分子链支链的增加而急剧减小，随着交联剂用量的增大而增大，随着辐射剂量的增大结晶度降低熔体导热系数增大而使聚合物导热系数减小，而流体静压力增强时，高分子聚合物的体积减小从而导热系数增大。 3 导热高分子材料的研究 3.1 导热塑料 导热塑料是一种导热高分子材料，其在绝缘方面也起到重要作用。树脂是制作导热塑料的基本原料，其优势体现在于隔离发电体，从基础上建立材料本省与绝缘器之间的关联。关于填充物的一些特性，金属氧化物通常被设计人员当做填充主体物质，并向其中掺加部分金属氮化物，从而时导热塑料的稳定性增加。试验中显示，填充物的主要作用是增加导热塑料中的纤维量，并与其融合成新型复合形态的导热器。填充物的多少也影响着导热材料的稳定性，对其比例进行合理安排。在填充物的材料选择上，我们应避免使用金属粉，因为金属会加大导热材料的导电性。要想充分发挥导热材料的作用，在材料上选择树脂，并对填充物合理安排，必将通过这种方式来实现。 3.2 导热橡胶 导热橡胶广泛应用于航天、航空、电子、电器领域中需要散热和传热的部位，同时也可起到绝缘、减震的作用。在橡胶工业中，一般从加工和使用两个角度来考虑导热性问题。在加工过程中，对导热性的研究主要是针对厚橡胶制品硫化均匀性这个问题。这种研究目前还仅限于提供了一些结论，并没有取得令人满意的实际成果。其中，关键是缺乏既能提高硫化时橡胶的导热性，同时不降低其性能的技术手段和配合剂。通常导热橡胶是以硅橡胶或硅树脂为基材，填充Al2O3，AlN，BN，TiO2等导热填料，以适应不同场合的需要。其具有良好的导热性能，目前针对这一类型导热橡胶的研究也比较多。 3.3 导热胶粘剂 导热胶粘剂作为导热高分子材料的一种，可以将导热胶黏剂进一步分成绝缘导热胶黏剂和非绝缘导热胶黏剂，研究人员表明，在导热胶黏剂制作过程中，如果将导热填充物进行固化，则可以明显提升导热高分子材料的导热性能。如果将碳纤维作为填充物添加到粘接剂中，则可以明显提高粘接剂的导热性能，在现实社会中，这一类粘接剂主要被用于散热板以及半导体封装材料中 4 提高导热高分子材料的途径 充分发挥导热高分子材料的作用，其基础是选择合适的基本材料。在生产过程中，高分子材料本身的优势就比较大，其导热性与材料的高效利用，在性能方面为生产提供更多方便，实际的操作加工中，高分子材料比以往的传统材料更加方便。可见在基体材料的选择上会

导热高分子材料的研究与应用

导热高分子材料的研究与应用范晨皓化学工程与工艺三班20060300305 摘要:总结了影响高分子材料导热性能的因素; 阐述和分析了导热性填料种类、温度、结 晶度、分子链取向、密度和湿度对导热性高分子材料热导率的影响。介绍了金属材料、非金 属材料、高分子材料的导热机理, 以及导热填料搀杂高分子材料的导热理论模型。综述了各 种高导热填料的研究进展和它们在导热高分子材料中的应用情况。最后提出了导热高分子材 料的研究方向。 关键词：高分子材料; 热导率; 影响因素; 填料; 温度; 结晶度；应用 Abstract: Summed up the impact of polymer material properties of thermal conductivity of the factors; and analysis on the thermal conductivity of the type of filler, temperature and crystallinity, molecular chain orientation, density and humidity on the thermal conductivity polymer thermal conductivity. Introduced metal materials, non-metallic materials, the thermal conductivity of the polymer mechanism of polymer mixed with filler and the thermal conductivity of the material model. A variety of high thermal conductivity Summary of the research and fill them in the thermal conductivity of the polymer application. Finally, the thermal conductivity of the polymer research. Key word:Polymer; thermal conductivity; factors; filler; temperature; crystallinity; Application 近些年来,随着工业生产和科学技术的发展,人们对导热材料提出了新的要求,希望其具 有优良的综合性能,如用于化工生产和废水处理的热交换器既需要具有导热能力,又要求耐化 学腐蚀、耐高温;在电气电子领域由于集成技术和组装技术的迅速发展,电子元件、逻辑电路 的体积成千成万倍地缩小则需要高导热性的绝缘材料。传统的导热材料多为导热性较好的金 属材料,但金属材料不耐腐蚀,使其在某些领域的应用受到限制。目前采用的合金技术和防腐 涂层技术虽然提高了金属的抗腐蚀能力,却大大降低了其导热性。高分子材料具有优良的耐 腐蚀性能和力学性能,因而人们逐渐用其来代替传统金属材料,但纯的高分子材 料一般是不能胜任的,因为高分子材料大多是热的不良导体(见表1) [1 ,2 ] 。 表1 几种塑料的热导率 Tab. 1 Thermal conductivity of some kinds of plastics W·(m·K) - 1 材料PE2LD PE2HD PVC PP PS PTFE PMMA Nylon 热导率0. 33 0. 44 0. 16 0. 24 0. 08 0. 27 0. 75～0. 25 0. 25 制造具有优良综合性能的导热材料一般有两种途径[3 ] :第一,合成具有高热导率的结构聚合物;第二,在聚合物中填充高导热性的填料,制备导热复合材料。其中第二种方法比较常见,一般 都是用高导热性的金属或无机填料对高分子材料进行填充。这样得到的导热材料价格低廉、

导电高分子

导电高分子电磁屏蔽材料 07高分子材料与工程袁凯20070810080122 摘要 导电高分子材料根据材料的组成可以分成复合型导电高分子材料(composite conductive polymers)和本征型导电高分子材料(intrinsic conductive polymers)两大类，后者也被称为结构导电高分子材料(structure conductive polymes)。其中复合型导电高分子材料是由普通高分子结构材料与金属或碳等导电材料，通过分散、层合、梯度复合、表面镀层等复合方式构成。其导电作用主要通过其中的导电材料来完成。本征导电高分子材料也被称为结构型导电高分子材料，其高分子本身具备传输电荷的能力，这种导电聚合物如果按其结构特征和导电机理还可以进一步分成以下三类：载流子为自由电子的电子导电聚合物；载流子为能在聚合物分子间迁移的正负离子的离子导电聚合物；以氧化还原反应为电子转移机理的氧化还原型导电聚合物。后者的导电能力是由于在可逆氧化还原反应中电子在分子间的转移产生的。由于不同导电聚合物的导电机理不同，因此各自的结构也有较大差别。 关键词 导电高分子（Conductive polymer）复合型（composite） 本证结构型(structure) 电磁屏蔽(Shielding) 前言 近年来，随着科学技术和电子工业的高速发展，各种数字化、高频化的电子电器设备在工作时向空间辐射了大量不同波长和频率的电磁波，与此同时，电子元器件灵敏度越来越高，很容易受到外界电磁干扰而出现误动、图像障碍以及声音障碍等。电磁辐射产生的电磁干扰不仅影响到电子产品的性能实现，而且由此而引起的电磁污染会对人类和其它生物体造成严重的危害。为解决电磁波辐射造成的干扰与泄漏，主要采用电磁屏蔽材料进行屏蔽，实现电子电器设备与环境相调和、相共存的电磁兼容环境(Electro- Magnetic Compatibility，EMC)。

导热高分子材料应用

导热高分子材料应用 摘要：综述了各种高导热填料的研究进展和它们在导热高分子材料中的应用。最后提出了导热高分子材料的研究方向。 关键词：石墨导热材料导热绝缘胶粘剂导热节能胶粘剂 传统的导热物质多为金属如Ag、Cu、A l和金属氧化物如A l2O3、MgO、BeO以及其它非金属材料如石墨、炭黑、Si3N4、A lN。部分材料的热导率见图一。另据报道导电有机物质包括聚乙炔、聚亚苯基硫醚、聚噻吩等也具有良好的导热性。用导电性有机物质作填料可以改善材料的相容性、加工性、导热性能,并可以减小材料的密度,且导电有机物质在不纯的情况下将成为绝缘体。 随着工业生产和科学技术的发展,人们对导热材料提出了新的要求,希望材料具有优良的综合性能。如在化工生产和废水处理中使用的热交换器既需要所用材料具有导热能力,又要求其耐化学腐蚀、耐高温。在电气电子领域由于集成技术和组装技术的迅速发展,电子元件、逻辑电路的体积成千成万倍地缩小,则需要高散热性的导热绝缘材料。 近几十年来,高分子材料的应用领域不断拓展，用人工合成的高分子材料代替传统工业中使用的各种材料,特别是金属材料,已成为世界科研努力的方向之一。由于高分子材料大多是热的不良导体(见图二,为了制造具有优良综合性能的导热材料,一般都是用高导热性的金属或无机填料对高分子材料进行填充。这样得到的导热材料价格低廉、易加工成型,经过适当的工艺处理或配方调整可以应用于某些特殊领域。 1.石墨导热材料 换热器是化工、制药、食品、能源等工业部门广泛应用的通用设备。碳钢和不锈钢导热性很好,然而在特定的情况下,特别是有腐蚀性化学物质时,则不能适应要求。高分子材料虽然化学稳定性优异,但热导率较低。用石墨作为导热填料以改性酚醛树脂为粘结剂制成酚醛/石墨导热塑料,既保留了塑料优异的耐腐蚀性能,又有与金属相近的导热性能。 上图显示出石墨含量对热导率的影响,所用石墨的热导率为134W /(m K),而改性酚醛树

导电高分子材料

导电高分子材料 导电高分子材料概述 摘要导电高分子材料具有高电导率等与一般聚合物不同的特性。文章综述了导电高分子的分类，研究进展，制备方法以及在作为导电材料，电极材料，显示材料，电子器件，电磁屏蔽材料及催化材料方面的应用。 关键词:导电高分子，制备，应用 Abstract :Conductive polymeric materials have the properties such as high conductivity that different from traditional polymeric materials.This paper reviews the classification of conductive polymers, research progress,Preparation methods and Conductive polymeric materials applied as the conductive material, electrode materials, display materials, electronic devices, electromagnetic shielding materials and the application of catalytic materials. Keywords: Conductive polymeric materials, Preparation,application 传统高分子材料的体积电阻率一般介于1010,1020Ω?cm之问，一直作为电绝缘材料使用。自从1997年，美国化学家MacDiarmid、物理学家Herger和日本化学家Shirakawa[1]发现掺杂聚乙炔具有良好导电性后，世界各国科学家纷纷投入到导电聚合物的研究当中，各种有机导电聚合物相继出现，其应用范围也日益扩大，广泛应用于各种家用电器、航空航天、抗静电涂料、雷达吸波材料、电磁屏蔽材料和传感器等方面，极大地丰富和改善了人们的生活。 1.导电聚合物的分类

导热高分子材料

导热高分子复合材料的研究与应用 Advances in Study of Thermal Conducting Polymers Composites and Their Application 马传国，容敏智，章明秋 (1中山大学，教育部聚合物复合材料和功能材料重点实验室，广州510275 2中山大学，材料科学研究所，广州510275) M A Chuan—guo 。RONG M in—zhi 。ZHANG M ing—qiu (1 Key I aboratory for Polymeric Composite& Functional Materials of Ministry of Education of China，Zhongshan University，Guangzhou 510275，China； 2 M aterials Science Institute of Zhongshan University。Guangzhou 510275。China) 摘要：概述了导热高分子材料的应用开发背景．描述了近几年来导热塑料、胶粘剂和橡胶领域内的研究开发进展。简单阐述了导热高分子材料的导热机理并对如何设计高导热高分子复合材料提出了几点建议。 关键词：导热高分子材料；塑料；橡胶；胶粘剂；导热填料 中围分类号：TB332 文献标识码：A 文章编号：1001—4381 (2002)07—0040—06 Abstract：The background of application and search of thermal conducting polymers was reviewed．The progress in the study of thermal conductive plastics、rubbers and adhesions in recent years were described，thermal conducting mechanism of polymer composites was commented and several pieces of advice were given to obtain effective thermal conductive polymer composites． Key words：thermal conducting polymer；rubber；plastic；adhesion；thermal conducting fillers 传统的导热物质多为金属如Ag，Cu，Al和金属氧化物如Al：O。，MgO，BeO 以及其它非金属材料如石墨，炭黑，Si。N ，AlN。部分材料的热导率见表1[1]。另据报道导，电有机物质包括聚乙炔、聚亚苯基硫醚、聚噻吩等也具有良好的导热性，且用导电性有机物质作填料可以改善材料的相容性、加工性、导热性能，并可以减小材料的密度，且导电有机物质在不纯的情况下将成为绝缘体L2 表 1 一些金一和金一氧化物的导热系数 Table 1 Thermal conductivity of metals and metallic oxides 材料x／(W ·ITI—I·K一‘) 材料x／(W ·ITI—I·K一‘) Ag 4l7 BeO 2l9 Al 190 M gO 36 Ca 380 Alz03 30 M g l03 CaO l5 Fe 63 Ni0 l2 Cu 398 A lN 320 AU 3l5 SiC 270 随着工业生产和科学技术的发展，人们对导热材 料提出了新的要求，希望材料具有优良的综合性能。 如在化工生产和废水处理中使用的热交换器既需要所用材料具有导热能力，又要求其耐化学腐蚀、耐高 温。在电气电子领域由于集成技术和组装技术的迅速 发展，电子元件、逻辑电路的体积成千成万倍地缩小， 则需要高导热性的绝缘材料。近几十年来，高分子材 料的应用领域不断拓展，用人工合成的高分子材料代 替传统工业中使用的各种材料，特别是金属材料，已 成为世界科研努力的方向之一。在导热材料领域，纯

本征型导电高分子

本征型导电高分子 一、定义 高分子材料本身具有导电能力的被称为本征型导电高分子材料。 本征型导电高分子材料内部不含其它导电性物质，完全由导电性高分子材料本身构成。 由于其高分子本身具备传输电荷的能力，导电性能和支撑作用均由高分子本身承担，因此被称为结构型导电高分子材料。 二、分类 根据载流子的属性和导电形式划分为：电子导电高分子材料（自由电子或空穴）、离子导电高分子材料（正负离子）、氧化还原导电高分子材料（氧化还原电子转移）。 三、导电机理与结构特征 所有已知的电子导电型高分子材料的共同结构特征为分子内具有非常大的共轭π电子体系，具有跨键移动能力的π价电子成为这一类高分子材料的唯一载流子。例如聚乙炔，聚芳香烃和芳香杂环。 当有机化合物中具有共轭结构时，π电子体系增大，电子的离域性增强，可移动范围扩大。共轭体系越大，离域性也越大。因此，当共轭结构足够大时，化合物即可提供自由电子。但是对于聚合物仅具有上述结构还不够，因为电子若要在共轭π电子体系中自由移动，首先要克服价带与导带之间的能级差。因此，这一能级差的大小决定了共轭性聚合物的导电能力的高低。 部分电子导电聚合物的分子结构

以聚乙炔为例： 每一CH 自由基结构单元p电子轨道中只有一个电子。根据分子轨道理论，相领的两个自由基p 电子形成以下的分子轨道。 N H H N N H H N N H H N S S S S S S H N H N H N C C H C 空轨道 π 电子轨道

减少能带分裂造成的能级差是提高共轭型聚合物导电的能力的主要途径。实现这一目标的手段之一就是用“掺杂”法改变导带或价带中电子的占有情况，使其能级发生变化，从而减小能带差。 电子导电型聚合物导电所需条件：一是具有非常大的共轭π电子体系;二是导带与价带之间的能级差较小。 四、本征型高分子材料性质特点 1、掺杂 对线型共轭聚合物进行掺杂常用的两种方式 物质掺杂：加入第二种具有不同氧化态物质进行掺杂。 非物质掺杂：通过聚合材料在电极表面进行电化学氧化或还原反应直接改变聚合物的荷电状态。 在制备导电高分子材料时根据掺杂方法不同，分为p-型掺杂和n-型掺杂。p-型掺杂是在高分子材料的价带中除掉一个电子，使满轨道成为半充满的能量居中的亚能带，减少与空轨道间的能量差。常用氧化性掺杂剂有碘, 溴等等。n-型掺杂是在高分子材料的导带中加入一个电子, 使其呈半充满状态，分子轨道能量降低, 从而减少能级差。常用萘基碱金属做为掺杂剂。 经过掺杂，共轭性聚合物的导电性能往往会增加几个数量级，甚至10个数量级以上。 2、导电性 与金属材料的特性不同，电子导电高分子材料的温度系数是负的，即随着温度的升高，电阻率减小，电导率增加。聚合物内的价电子更倾

导电高分子材料

导电高分子材料概述 摘要导电高分子材料具有高电导率等与一般聚合物不同的特性。文章综述了导电高分子的分类，研究进展，制备方法以及在作为导电材料，电极材料，显示材料，电子器件，电磁屏蔽材料及催化材料方面的应用。 关键词：导电高分子，制备，应用 Abstract :Conductive polymeric materials have the properties such as high conductivity that different from traditional polymeric materials.This paper reviews the classification of conductive polymers, research progress,Preparation methods and Conductive polymeric materials applied as the conductive material, electrode materials, display materials, electronic devices, electromagnetic shielding materials and the application of catalytic materials. Keywords: Conductive polymeric materials, Preparation,application 传统高分子材料的体积电阻率一般介于1010～1020Ω?cm之问，一直作为电绝缘材料使用。自从1997年，美国化学家MacDiarmid、物理学家Herger和日本化学家Shirakawa[1]发现掺杂聚乙炔具有良好导电性后，世界各国科学家纷纷投入到导电聚合物的研究当中，各种有机导电聚合物相继出现，其应用范围也日益扩大，广泛应用于各种家用电器、航空航天、抗静电涂料、雷达吸波材料、电磁屏蔽材料和传感器等方面，极大地丰富和改善了人们的生活。 1.导电聚合物的分类 导电高分子材料按结构和制备方法不同可分为结构型导电高分子材料和复合型导电高分子材料两大类。根据结构特征和导电机理不同可分成三类：载流子为自由电子的电子导电聚合物、载流子为能在聚合物分子间迁移的正负离子的离子导电聚合物、以氧化还原反应为电子转移机理的氧化还原型导电聚合物。 1.1结构型导电高分子材料 结构型(又称作本征型)导电高分子[2]是指高分子材料本身或经过掺杂后具有导电功能的聚合物。这种高分子材料由于其结构的特点，能够提供载流子而具有导电性，经掺杂后，电导率可达到金属的导电水平。从导电时载流子的种类来看，结构型导电高分子材料又被分为离子型和电子型两类。 1.2复合型导电高分子材料 复合型导电高分子材料[3]是将各种导电性物质以不同的方式和加工工艺(如分散聚合、层积复合、形成表面电膜等)填充到聚合物基体中而构成的。通常是填充高效导电粒子或导电纤维，较普及的是炭黑填充型和金属填充型。复合型导电高分子材料在技术上比结构型导电高分子材料具有更加成熟的优势。 1.3电子导电聚合物 电子导电聚合物是导电聚合物中种类最多，研究最早的一类导电材料，在电子导电聚合物的导电过程中载流子是聚合物中的自由电子或空穴。高分子聚合物中的π键可以提供有限离域，当高分子聚合物中具有共轭结构时，π电子体系增大，电子的离域性增强，共轭体系越大,离域性也越大，电子的可移动范围也就