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氮化硼-银杂化粒子/环氧树脂复合材料及其制备方法

成果类型:: 发明专利

发布时间: 2023-06-30 11:21:55

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:天津市滨海新区| 宋学姮 | 2023-07-14 14:48:25
一种氮化硼‑银杂化粒子/环氧树脂复合材料,按质量百分比计,包括如下组分:氮化硼‑银杂化粒子5%~40%;环氧树脂45%~80%;固化剂5%‑10%;及催化剂0.1%~5%。上述氮化硼‑银杂化粒子/环氧树脂复合材料中,纳米级的银在复合材料热固化过程通过熔融实现氮化硼之间的相互连接,降低氮化硼之间的界面热阻,实现复合材料高的导热系数。同时,由于纳米银含量较少,此复合材料仍然表现出较高的体积电阻率。此外,还提供一种上述氮化硼‑银杂化粒子/环氧树脂复合材料的制备方法。
一种氮化硼-银杂化粒子/环氧树脂复合材料的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:将2.0g尺寸为2μm的六方氮化硼粉末加入到200mL N,N-二甲基甲酰胺溶液中,超声分散24h,离心分离15min,转速为2000rpm,取上液体,即得到氮化硼纳米片溶液,待用,所述氮化硼纳米片溶液浓度为0.73mg/mL,150mL;在搅拌条件下升温至60℃,向氮化硼纳米片溶液中逐滴加入硝酸银溶液,所述硝酸银溶液为11.3mg/mL,10mL,并继续加热搅拌1h,关闭加热和搅拌静置3h;反应完成后进行真空抽滤,将过滤物真空冷冻干燥即得到氮化硼-银杂化粒子;将0.9g 3,3’,5,5’-四甲基联苯二缩水甘油醚和4,4’-二羟基联苯和0.05g三苯基膦加入2-丁酮中,超声分散1h得到分散液;将0.1g氮化硼-银杂化粒子加入到分散液中,强力搅拌5h,形成氮化硼-银杂化粒子均匀分散的环氧树脂液;然后将得到的环氧树脂液在铜箔上涂膜,并在依次在150℃、180℃、220℃的条件下固化2小时,刻蚀下铜箔后即得氮化硼-银杂化粒子/环氧树脂复合材料。

随着电子科学技术的快速发展,我们身边的电子产品和电子元器件逐渐向智能 化,小型化,轻薄化发展。芯片会产生越来越多的热量,其工作环境逐渐向高温方向迅速移 动。在使用环境温度下,要使电子元器件那你仍能高可靠性地正常工作,提高材料的散热能 力成为影响其使用寿命的关键限制因素。而传统的聚合物材料一般是热的不良导体,比如 环氧树脂,其导热系数通常在0.1〜0_5W/m-K。自上世纪九十年代开始,添加导热陶瓷提高 复合材料的导热系数的方法引起了学术界和工业界的广泛关注。六方氮化硼,h-BN,六方晶 型结构,二维材料,和石墨有着很相似的结构,又有“白色石墨”之称,具有优异的导热和绝 缘性质,在一些绝缘散热方面有很大的应用潜力,除此,它的化学稳定性和热学稳定性也很 高,是一种性能优异的导热填料。而复合材料导热性能的提高主要取决于导热陶瓷的种类、 含量、颗粒大小及形状、陶瓷颗粒与聚合物材料的异质相容性等等。将氮化硼作为导热填料 填充到环氧树脂等基体中制备的环氧树脂复合材料,其导热性能由于复合物相容性差,界 面热阻大等缺点往往不尽人如意。因此,如何提高复合材料导热性能并保持较高的绝缘性 仍是一重大的挑战。

中国科学院深圳先进技术研究院提升了粤港地区及我国先进制造业和现代服务业的自主创新能力,推动我国自主知识产权新工业的建立,成为国际一流的工业研究院。 深圳先进院目前已初步构建了以科研为主的集科研、教育、产业、资本为一体的微型协同创新生态系统,由九个研究平台,国科大深圳先进技术学院,多个特色产业育成基地、多支产业发展基金、多个具有独立法人资质的新型专业科研机构等组成。开展先进技术研究,促进科技发展。信息、电子、通讯技术研究新材料、新能源技术研究高性能计算、自动化、精密机械研究生物医学与医疗仪器研究相关学历教育、博士后培养与学术交流。

上述氮化硼-银杂化粒子/环氧树脂复合材料中,纳米级的银在环氧树脂热固化过 程通过熔融实现氮化硼之间的相互连接,降低氮化硼之间的界面热阻,实现复合材料高的 导热系数。同时,由于纳米银含量较少,此复合材料仍然表现出较高的体积电阻率。上述氮 化硼-银杂化粒子/环氧树脂复合材料的制备方法简单,容易操作。

技术合作

]将本实施例制得的氮化硼-银杂化粒子/环氧树脂复合材料进行导热和体积电阻 率性能指标测试,其导热系数为4.0W/m • K,体积电阻率为l.〇xi〇14fi • cm。

[0078]以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人 员,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为 本发明的保护范围。