【摘 要】
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微电子技术在多个领域的快速发展均呈现小型化、集成化、功能化的趋势,为解决高功率电子器件的高产热问题,聚合物基导热垫片因具有可重复使用、有一定粘弹性可以覆盖较不平整的表面、缓冲减震、性能稳定等优点,被选择为要制备的热界面材料。本研究通过将磁性碳纤维（MCF）填充于硅橡胶基体,并与球形氧化铝复配,通过XRD、FTIR,SEM、EDS和徕卡显微镜对涉及材料的物相结构与组成,以及材料的形貌与复合材料的截面
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微电子技术在多个领域的快速发展均呈现小型化、集成化、功能化的趋势,为解决高功率电子器件的高产热问题,聚合物基导热垫片因具有可重复使用、有一定粘弹性可以覆盖较不平整的表面、缓冲减震、性能稳定等优点,被选择为要制备的热界面材料。本研究通过将磁性碳纤维（MCF）填充于硅橡胶基体,并与球形氧化铝复配,通过XRD、FTIR,SEM、EDS和徕卡显微镜对涉及材料的物相结构与组成,以及材料的形貌与复合材料的截面形貌进行了测试与表征,并利用界面材料导热系数和热阻测试仪对复合材料的热导率进行了测试,通过对比讨论了导热垫片导热性能的机制。本研究通过共沉淀法制备了纳米Fe3O4包覆短切碳纤维（CF）的磁性复合材料,制得的MCF经酸处理后表面沟壑有一定减少,氧元素含量有所增加。MCF平均长度为250μm,包覆厚度平均为1μm,包覆颗粒粒径平均为20-30 nm,在磁场环境下短时间有快速响应,说明有一定磁性。采用MCF单一填料,利用双行星搅拌机将填料与基体分散均匀,通过磁场调控纤维沿磁场取向制得不同填充量的MCF/SR导热垫片。随着填充量增加,MCF在基体中的取向度依次增加,纤维间形成更多的有效搭接,构建了更多导热通路。其中,取向MCF/SR导热垫片热导率在MCF填充量为25%时为3.13W/（m·K）,40%时达3.65 W/（m·K）,增加了16.61%;而未取向材料在对应填充量下热导率从0.51 W/（m·K）增至0.85 W/（m·K）,增幅为66.67%;取向相比未取向材料在最大填充量下热导率是其4.29倍。以上结论说明通过磁场调控对MCF进行取向可以很好改善复合材料的热导率,且在低填充量下热导率就可达到较高值。采用MCF与球形氧化铝复配填料,利用双行星搅拌机将填料与基体分散均匀,通过磁场调控纤维取向并与球形氧化铝发生协同作用,制备了Al2O3/MCF/SR导热垫片。随着填充量增加,MCF在基体中的取向度依次增加,纤维间、纤维与球形氧化铝间形成更多的有效搭接和桥接,相比未加氧化铝时构建了更多导热通路和网络。其中,取向Al2O3/MCF/SR导热垫片热导率在MCF相对填料填充量为25%时为3.47 W/（m·K）,40%时达5.03 W/（m·K）,增加了44.96%;而未取向材料在对应填充量下热导率从1.46 W/（m·K）增至1.98 W/（m·K）,增幅为35.62%;取向相比未取向材料在最大填充量下热导率是其2.54倍。以上说明磁场调控对MCF与氧化铝通过协同作用桥接进行取向在增加填充量后热导率仍有较大改善。
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