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聚合物基导热绝缘复合材料因其优异的综合性能,理论研究日益深入,实际应用也日益广泛。本文首先选取了乙烯-乙酸乙酯共聚物(EVA)和包括氧化镁(MgO)、氧化铝(Al2O3)、氮化硼(BN)和氮化铝(AlN)在内的导热绝缘填料构成的复合体系,制备出了具有导热和绝缘功能的复合材料,当填料体积分数为50﹪时,EVA/AlN复合体系热导率最高达到1.86W·(m·K)-1,体积电导率可以低至10-9(Ω·m)-1以下。同时,应用逾渗理论讨论了复合体系热传导的宏观机理,描述了导热网络形成的过程,计算出了复合体系的逾渗阀值,利用复合体系的流变学特性验证了复合体系内部无限簇的形成。
其次,利用逐步平均法(SSA)和声子晶体理论讨论了界面层对复合体系热传导的影响,指出复合体系的等价单元结构类似于局域共振型声子晶体,界面层虽然厚度很小,但是“过滤”了热传导中的大量声子,使得复合体系的热导率无法达到与填料热导率相当的数量级。
第三,应用渗流理论和隧道传导理论讨论了复合体系电导率的变化规律,指出复合体系的电导率依赖于导电网络的建立和载流子在填料颗粒之间的传递,同时发现了BN填充体系的非线性电导现象和A1N填充体系的双逾渗现象。
最后,考察了填料的表面处理对复合体系热导率和电导率的影响,发现表面处理对复合体系传导性的影响有限,对于复合体系热导率的提升不超过10﹪,而对于复合体系的体积电导率的提高在一个数量级之内,表面处理同时能够降低复合体系的表面电导率,但这种下降幅度同样在一个数量级之内。