EP/AlN/MWCNTs導(dǎo)熱復(fù)合材料性能研究*

夏雨，焦劍，崔永紅，王三三，邵雨滴

（西北工業(yè)大學(xué)理學(xué)院應(yīng)用化學(xué)系，西安 710129）

EP/AlN/MWCNTs導(dǎo)熱復(fù)合材料性能研究*

夏雨，焦劍，崔永紅，王三三，邵雨滴

（西北工業(yè)大學(xué)理學(xué)院應(yīng)用化學(xué)系，西安 710129）

采用硅烷偶聯(lián)劑KH-550對氮化鋁（AlN）顆粒進行表面處理，對多壁碳納米管（MWCNTs）進行氧化處理。通過溶劑和超聲分散法，分別制備了環(huán)氧樹脂（EP）/AlN，EP/MWCNTs及EP/AlN/MWCNTs復(fù)合材料，用萬能試驗機測試了復(fù)合材料的沖擊強度與彎曲強度，用熱導(dǎo)率測定儀測試了其熱導(dǎo)率，用掃描電子顯微鏡和透射電子顯微鏡測試了其微觀結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明，AlN，MWCNTs在EP基體中分散均勻；單獨或同時加入填料AlN和MWCNTs均能夠提高EP復(fù)合材料的力學(xué)性能和導(dǎo)熱性能。隨著AlN，MWCNTs含量的增加，EP/AlN，EP/MWCNTs及EP/ AlN/MWCNTs復(fù)合材料的沖擊強度和彎曲強度均呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢，而熱導(dǎo)率呈現(xiàn)逐漸增大的趨勢；EP/ AlN/MWCNTs復(fù)合材料的熱導(dǎo)率明顯高于相同份數(shù)AlN的EP/AlN復(fù)合材料的熱導(dǎo)率。當(dāng)MWCNTs含量為1.5份、AlN含量為40份時，EP/AlN/MWCNTs復(fù)合材料的綜合性能最優(yōu)異，沖擊強度為22.118 kJ/m2，彎曲強度為124.40 MPa，熱導(dǎo)率達(dá)到0.434 W/（m·K）。

環(huán)氧樹脂；氮化鋁；多壁碳納米管；熱導(dǎo)率；力學(xué)性能

隨著集成電路不斷向集成化、高速化發(fā)展，微電子封裝的散熱問題越來越突出。事實上，芯片的散熱能力不足已經(jīng)成為很多產(chǎn)品設(shè)計、改進和創(chuàng)新的瓶頸。在諸多解決方案中，利用高導(dǎo)熱填料與樹脂基體復(fù)合制備的導(dǎo)熱復(fù)合材料，以其低成本、高效率、加工方便等優(yōu)勢引起人們的廣泛關(guān)注。

目前導(dǎo)熱復(fù)合材料添加的高導(dǎo)熱填料主要包括金剛石、銀、銅、鋁等金屬粉及其氮氧化物［1-5］。由于電子封裝材料對電絕緣性的要求，制備這類高導(dǎo)熱復(fù)合材料時通常選用氮化硼、氮化鋁（AlN）、碳化硅、氮化硅、氧化鋁、二氧化硅等無機填料［6］。其中AlN以頗高的熱導(dǎo)率、低介電常數(shù)、良好的絕緣性、成本低廉等優(yōu)勢而被廣泛使用［7］。S. Choi等［8］使用AlN、氧化鋁作為導(dǎo)熱填料，制備了高導(dǎo)熱環(huán)氧樹脂（EP）/AlN/氧化鋁復(fù)合材料，其熱導(dǎo)率達(dá)到3.402 W/（m·K），但其填料加入量較大，成本較高。

多壁碳納米管（MWCNTs）的長徑比高達(dá)1 000以上，并且理論熱導(dǎo)率高達(dá)2 000 W/（m·K），相比于其它填料，更易于形成導(dǎo)熱通道，其作為導(dǎo)熱填料受到了廣泛的關(guān)注［9］。Guo Peng等［10］以超聲和模壓的方法制得EP/MWCNTs復(fù)合材料，其力學(xué)性能有所提升。V. Romano等［11］在EP中加入MWCNTs和粘土制備導(dǎo)熱EP/MWCNTs/粘土復(fù)合材料，其熱導(dǎo)率有所提升。但在已有的報道中，以MWCNTs作為導(dǎo)熱填料，對于復(fù)合材料導(dǎo)熱性的改善效果并不理想［12］。究其原因是由于MWCNTs的加入量通常小于10%，無法在整個樹脂基體中形成連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，造成了MWCNTs與樹脂基體之間存在較高的熱阻，聲子在界面易發(fā)生散射。

傳統(tǒng)的導(dǎo)熱材料研究多集中在單一填料的方向上，填料的使用效率較低。筆者提出采用AlN粉體與MWCNTs復(fù)合改性EP，利用二者的協(xié)同作用，使MWCNTs能夠在由AlN納米粒子形成的導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)中起到架橋的作用，在較少的AlN用量下，即可形成連續(xù)完善的導(dǎo)熱通道，從而避免由于AlN用量過大在復(fù)合材料中沉淀的問題，有效地提高力學(xué)性能和導(dǎo)熱性能。筆者分別利用AlN，MWCNTs以及AlN/MWCNTs三種填料與EP復(fù)合制備了復(fù)合材料，研究了填料的類型及含量對復(fù)合材料微觀結(jié)構(gòu)、導(dǎo)熱和力學(xué)性能的影響。

1　實驗部分

1.1主要原材料

雙酚A型EP：E-51，工業(yè)級，大連齊化化工有限公司；濃硫酸：濃度為98%，分析純，西安化學(xué)試劑廠；濃硝酸：濃度為65%～68%，分析純，西安化學(xué)試劑廠；

γ-氨丙基三乙氧基硅烷：KH-550：工業(yè)級，南京曙光有機硅化工有限公司；

三乙烯四胺（TETA）：分析純，天津市大茂化學(xué)儀器供應(yīng)站；

AlN粉體：粒徑1～2 μm，秦皇島一諾高新材料開發(fā)有限公司；

MWCNTs：長10～30 μm，直徑10～20 nm，純度95%，中國科學(xué)院成都有機化學(xué)有限公司。

1.2主要儀器和設(shè)備

沖擊試驗機：XCJ-40型，河北承德市材料試驗機廠；

電子萬能試驗機：SANS-CMT5105型，深圳市新三思材料檢測有限公司；

熱導(dǎo)率測定儀：Hot Disk 2500S型，瑞典Hot Disk有限公司；

掃描電子顯微鏡（SEM）：S-2700型，日本日立公司；

透射電子顯微鏡（TEM）：H-600，日本日立公司。

1.3填料的表面改性

（1） AlN粉體的表面改性。

首先將AlN粉體放入箱式電阻爐中加熱至600℃，保持6 h，待自然冷卻至室溫，取10 g熱處理過的AlN粉體溶于500 mL無水乙醇中，超聲處理20 min，然后向AlN的乙醇溶液中加入1 g 的KH-550，超聲處理40 min，再在80℃下將溶液蒸干，將蒸干后的AlN于60℃干燥箱中干燥4 h，然后于80℃真空干燥箱中干燥24 h，最后研磨待用。

（2） 改性MWCNTs的制備。

制備體積比為3∶1的濃硫酸和濃硝酸的混合溶液，將100 mL溶液沿?zé)诩尤氲? g MWNCTs中，然后在40℃下超聲處理3 h，用去離子水稀釋溶液，再用去離子水洗至中性，用丙酮洗2～3遍，抽濾，并將改性MWCNTs于80℃干燥箱中干燥4 h，最后研磨待用。

1.4EP及其復(fù)合材料的制備

EP及其復(fù)合材料的配方如表1所示。按表1將AlN、改性MWCNTs或其一定配比的混合物分散于200份丙酮中，超聲處理20 min，然后向其中加入100份EP，將上述混合物超聲處理40 min混合均勻；將上述混合物在80℃下攪拌2 h使丙酮揮發(fā)，然后在80℃下真空處理10 min，使丙酮揮發(fā)完全，并冷卻到室溫，加入12份TETA，攪拌5 min使之混合均勻，而后倒入模具中進行固化，在室溫下放置24 h，再在80℃下放置2 h。按測試要求尺寸切割成相應(yīng)試樣。

1.5性能測試與表征

沖擊強度按GB/T 2567-2008測試。

彎曲強度按GB/T 2567-2008測試，試樣厚度（4.0±0.2） mm，寬度15 mm，長度不小于8 cm，彎曲速率2 mm/min。

熱導(dǎo)率按ASTM E1461-2013測試，通過熱擴散系數(shù)，比熱容和密度進行計算。試樣密度用體積排除法測量。測試試樣均為直徑12.6 mm 的圓柱，厚度為0.5～0.6 mm，其兩個端面平整光滑，測試前在兩個端面均勻噴涂上薄石墨層。

表1　EP及其復(fù)合材料的配方 份

SEM分析：對試樣沖擊斷裂面噴金后，用SEM觀察試樣斷裂面形貌，加速電壓為20 kV。

TEM分析：在常溫下對試樣進行超薄切片，切片厚度約為80 nm，切片面積約為1 mm2，用TEM觀察，加速電壓為75 kV。

2　結(jié)果與討論

2.1EP/AlN復(fù)合材料的性能

（1）力學(xué)性能。

AlN含量對EP/AlN復(fù)合材料力學(xué)性能的影響如圖1所示。

圖1　AlN含量對EP/AlN復(fù)合材料力學(xué)性能的影響

由圖1可以看出，在EP中加入AlN填料，能提高EP/AlN復(fù)合材料的沖擊強度和彎曲強度。隨著AlN含量的增加，復(fù)合材料的沖擊強度和彎曲強度呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢，并且在AlN含量為50份時，復(fù)合材料的沖擊強度達(dá)到最大值，為25.276 kJ/m2，相對于純EP的11.977 kJ/m2，沖擊強度提高了111.0%；彎曲強度也在AlN含量為50份時達(dá)到最大值，為119.61 MPa，相對于純EP的89.28 MPa，彎曲強度提高了34.0%。

當(dāng)添加的AlN含量較低時，AlN可以在EP樹脂基體中相對均勻地分散，當(dāng)受到?jīng)_擊載荷時，界面能夠吸收大量的能量，并且微米尺寸的AlN可以使銀紋尖端集中的動能和應(yīng)變勢能大部分轉(zhuǎn)化為非連續(xù)性的邊界變形能，有效地阻止銀紋向裂紋擴展。因此低含量的AlN填料可以提高復(fù)合材料的沖擊強度。AlN作為無機粒子，其強度大于基體，加入到EP基體中，起到復(fù)合材料增強組分的作用。當(dāng)添加的AlN含量較低時，適量的AlN作為復(fù)合材料的增強體，可以彌補EP固化時造成的微缺陷以及應(yīng)力集中，進而促使載荷有效地傳遞，提高復(fù)合材料的彎曲強度。隨著AlN用量的繼續(xù)增加，復(fù)合材料的黏度增大，以至失去流動性，AlN在EP中的分散性變差，AlN易發(fā)生聚集，界面變差，固化過程中易產(chǎn)生氣泡，應(yīng)力集中等缺陷，從而導(dǎo)致其沖擊強度和彎曲強度下降。

（2）導(dǎo)熱性能。

AlN含量對EP/AlN復(fù)合材料熱導(dǎo)率的影響如圖2所示。

圖2　AlN含量對EP/AlN復(fù)合材料熱導(dǎo)率的影響

由圖2可知，加入AlN能夠提高EP/AlN復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能。隨著AlN用量的增加，EP/AlN復(fù)合材料的熱導(dǎo)率不斷增大，當(dāng)AlN顆粒的添加量達(dá)到60份時，復(fù)合材料的熱導(dǎo)率達(dá)到0.398 W/（m·K），與純EP的0.255 W/（m·K）相比，提高了56.1%。

在EP樹脂基體中加入高導(dǎo)熱無機填料AlN，聲子可沿基體-填料-基體的路線傳播，而不是完全穿過高熱阻的樹脂層。當(dāng)AlN含量較低時，填料之間距離較遠(yuǎn)，聲子傳播過程中需經(jīng)過較長距離的樹脂層，因此復(fù)合材料的熱導(dǎo)率較低；當(dāng)AlN含量繼續(xù)增加時，AlN之間距離減小，形成導(dǎo)熱通路的概率快速增大，因此復(fù)合材料的熱導(dǎo)率隨AlN含量增加而快速增大。

2.2EP/MWCNTs復(fù)合材料的性能

（1）力學(xué)性能。

MWCNTs含量對EP/MWCNTs復(fù)合材料力學(xué)性能的影響如圖3所示。

圖3　MWCNTs含量對EP/MWCNTs復(fù)合材料力學(xué)性能的影響

由圖3可知，加入MWCNTs能顯著提高EP/ MWCNTs復(fù)合材料的力學(xué)性能。隨著MWCNTs用量的增加，復(fù)合材料的力學(xué)性能呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢，并且在MWCNTs含量為2.0份時，EP/ MWCNTs復(fù)合材料的沖擊強度和彎曲強度達(dá)到最大，分別為25.828 kJ/m2和131.79 MPa，與純EP的11.977 kJ/m2和89.28 MPa相比，分別提高了115.6%和47.6%。

MWCNTs自身高的長徑比、比表面積及優(yōu)異的力學(xué)性能在復(fù)合材料中起到了提高沖擊強度的作用，當(dāng)復(fù)合材料受力時產(chǎn)生的裂紋在遇到MWCNTs時會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，生成新的斷裂面和次級裂紋，這個過程能消耗一部分沖擊能量。同時，MWCNTs因其大的長徑比如纖維般在EP中起到了橋聯(lián)增強的作用。如果沖擊力過大，受力處發(fā)生斷裂，斷面處的MWCNTs要么被拔出要么被拉斷，或者兩種破壞同時發(fā)生。無論這幾種情況哪一種發(fā)生，都會消耗很大的能量，進而提高復(fù)合材料的沖擊強度。

MWCNTs具有較好的分散性，由于其在EP基體中浸潤性良好且比較疏松，即使是一些MWCNTs出現(xiàn)較小的團聚體仍可以成為EP的增強體。經(jīng)過混酸處理后的MWCNTs表面生成不同種類及含量的極性基團（主要是羥基和羧基），因而MWCNTs與EP基體之間具有良好的界面結(jié)合，可以有效地將應(yīng)力從樹脂基體傳遞至MWCNTs，提高了復(fù)合材料的彎曲強度。但是當(dāng)MWCNTs的含量過高時，會形成大的團聚體，無法與樹脂形成有效界面結(jié)合，導(dǎo)致彎曲強度反而降低。

（2）導(dǎo)熱性能。

MWCNTs含量對EP/MWCNTs復(fù)合材料熱導(dǎo)率的影響如圖4所示。

圖4　MWCNTs含量對EP/MWCNTs復(fù)合材料熱導(dǎo)率的影響

從圖4可知，加入MWCNTs能夠提高EP/ MWCNTs復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能。隨著MWCNTs含量的增加，復(fù)合材料的熱導(dǎo)率不斷增大。當(dāng)加入的MWCNTs含量較少時，EP/MWCNTs復(fù)合材料的熱導(dǎo)率緩慢增加；當(dāng)MWCNTs含量超過0.5 份時，復(fù)合材料的熱導(dǎo)率大幅增加；當(dāng)MWCNTs含量達(dá)到2.5份后，復(fù)合材料的熱導(dǎo)率又緩慢增加。當(dāng)MWCNTs含量為3.5份時，EP/MWCNTs復(fù)合材料的熱導(dǎo)率達(dá)到0.302 W/（m·K），與純EP的0.255 W/（m·K）相比，提高了18.4%。

當(dāng)MWCNTs含量較小時，均勻分散的MWCNTs被樹脂基體包圍，彼此間未形成有效的導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)，隨著MWCNTs含量的進一步增加，高長徑比的MWCNTs之間相互作用，構(gòu)成導(dǎo)熱通路，熱流能夠有效傳遞，相互連接的MWCNTs管壁上的碳原子將成為聲子散射中心，使復(fù)合材料的熱導(dǎo)率有所提高。然而隨著MWCNTs含量的繼續(xù)增加，復(fù)合材料的黏度不斷升高，MWCNTs在復(fù)合材料內(nèi)很難舒展開，因此EP/MWCNTs復(fù)合材料的熱導(dǎo)率增加緩慢。

2.3EP/AlN/MWCTs復(fù)合材料的性能與結(jié)構(gòu)

（1）力學(xué)性能。

當(dāng)MWCNTs含量為1.5份時，EP/MWCNTs復(fù)合材料的力學(xué)和導(dǎo)熱性能較好，并且成型過程中復(fù)合材料的黏度容易控制，氣泡與缺陷較少，因此，選定MWCNTs的含量為1.5份。

當(dāng)MWCNTs的含量為1.5份時，AlN含量對EP/AlN/MWCNTs復(fù)合材料力學(xué)性能的影響如圖5所示。

圖5　MWCNTs含量為1.5份時AlN含量對EP/AlN/MWCNTs復(fù)合材料力學(xué)性能的影響

從圖5可以看出，當(dāng)MWCNTs含量為1.5份時，隨著AlN含量的增加，EP/AlN/MWCNTs復(fù)合材料的沖擊強度和彎曲強度都呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢。當(dāng)AlN含量為50份時，EP/AlN /MWCNTs復(fù)合材料的沖擊強度達(dá)到最大值，為23.250 kJ/m2，與純EP的11.977 kJ/m2相比，提高了94.1%；與EP/AlN復(fù)合材料的25.276 kJ/ m2相比，下降了8%。當(dāng)AlN含量為40份時，EP/ AlN/MWCNTs復(fù)合材料的彎曲強度達(dá)到最大值，為124.40 MPa，而沖擊強度為22.118 kJ/m2，與純EP的彎曲強度89.28 MPa、沖擊強度11.977 kJ/m2相比，分別提高了39.3%，84.7%；與EP/AlN復(fù)合材料的彎曲強度115.54 MPa、沖擊強度20.100 kJ /m2相比，分別提高了7.7%，10.0%。綜合來看，當(dāng)MWCNTs含量為1.5份、AlN含量為40份時，EP/ AlN/MWCNTs復(fù)合材料的綜合力學(xué)性能最優(yōu)異。

AlN和MWCNTs兩種填料作為增強組分，共同改善EP的力學(xué)性能。AlN是固體顆粒填料，在AlN含量較低時，具有超高長徑比的MWCNTs能夠在液態(tài)的EP中均勻分散，充分伸展，因此兩種填料可以充分提高復(fù)合材料的沖擊強度和彎曲強度。而隨著AlN含量的增加，MWCNTs的伸展受限，并且復(fù)合材料的黏度增加，成型過程中易產(chǎn)生氣泡、應(yīng)力集中等缺陷，從而導(dǎo)致復(fù)合材料的沖擊強度和彎曲強度下降。

（2）導(dǎo)熱性能。

當(dāng)MWCNTs含量為1.5份時，AlN含量對EP /AlN/MWCNTs復(fù)合材料熱導(dǎo)率的影響如圖6所示。

由圖6可知，EP/AlN/MWCNTs復(fù)合材料的熱導(dǎo)率隨著AlN含量的增加而不斷提升。當(dāng)MWCNTs含量為1.5份時，EP/AlN/MWCNTs復(fù)合材料的熱導(dǎo)率遠(yuǎn)高于添加相同份數(shù)AlN的EP/ AlN復(fù)合材料。當(dāng)MWCNTs含量為1.5份、AlN含量為40份時，EP/AlN/MWCNTs復(fù)合材料的熱導(dǎo)率達(dá)到0.434 W/（m·K），而AlN相同含量下，EP /AlN復(fù)合材料的熱導(dǎo)率為0.35 W/（m·K），提高了24%。

圖6　MWCNTs含量為1.5份時AlN含量對EP/AlN/MWCNTs復(fù)合材料熱導(dǎo)率的影響

由此可見，混合填料大大提高了EP/AlN/ MWCNTs復(fù)合材料的熱導(dǎo)率。究其原因，MWCNTs是一種具有高長徑比的納米材料，并且沿徑向方向具有超高的熱導(dǎo)率，當(dāng)MWCNTs相對均勻地分散在樹脂基體中時，WMCNTs充當(dāng)聲子的“導(dǎo)線”，當(dāng)AlN在復(fù)合材料中的含量較高時，MWCNTs可與AlN相互作用，使復(fù)合材料內(nèi)產(chǎn)生大量的導(dǎo)熱通路，聲子可通過基體-AlN-MWCNTs-AlN-基體的路線傳播，通過AlN與MWCNTs協(xié)同作用的方式，大大提高了復(fù)合材料的熱導(dǎo)率。

（3）微觀結(jié)構(gòu)。

當(dāng)MWCNTs∶AlN=1.5∶20時，EP/AlN/ MWCNTs復(fù)合材料沖擊試樣斷面的SEM照片如圖7所示。

圖7　MWCNTs∶AlN=1.5∶20時EP/AlN/MWCNTs復(fù)合材料沖擊試樣斷面的SEM照片

從圖7可以看出，EP/AlN/MWCNTs復(fù)合材料的斷面表面粗糙，呈現(xiàn)河流狀的韌性斷裂特征。AlN和MWCNTs在樹脂中分散相對均勻，并未出現(xiàn)明顯的團聚現(xiàn)象，保證了導(dǎo)熱通路的形成。

當(dāng)MWCNTs∶AlN=1.5∶20時，EP/AlN/ MWCNTs復(fù)合材料的TEM照片如圖8所示。

圖8　MWCNTs∶AlN=1.5∶20時EP/AlN/MWCNTs復(fù)合材料的TEM照片

從圖8可以看到，AlN和MWCNTs在樹脂中能相對均勻分散，MWCNTs從AlN間的空隙中穿過，形成類似網(wǎng)格的結(jié)構(gòu)，從而增加了導(dǎo)熱通路的形成，減少了聲子傳播路線中樹脂基體部分的比例，提高了復(fù)合材料的熱導(dǎo)率。

3　結(jié)論

（1）單獨或同時加入填料AlN和MWCNTs均能夠提高EP復(fù)合材料的力學(xué)性能和導(dǎo)熱性能。隨著填料含量的逐漸增加，復(fù)合材料的力學(xué)性能呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢，而熱導(dǎo)率呈現(xiàn)逐漸增大的趨勢。

（2）當(dāng)MWCNTs含量為1.5份、AlN含量為40份時，EP/AlN/MWCNTs復(fù)合材料的綜合力學(xué)性能最優(yōu)異，沖擊強度為22.118 kJ/m2，彎曲強度為124.40 MPa。

（3） EP/AlN/MWCNTs復(fù)合材料的熱導(dǎo)率明顯高于添加相同份數(shù)AlN的EP/AlN復(fù)合材料的熱導(dǎo)率；當(dāng)MWCNTs含量為1.5份、AlN含量為40份時，EP/AlN/MWCNTs復(fù)合材料的熱導(dǎo)率達(dá)到0.434 W/（m·K），比AlN相同含量下EP/AlN復(fù)合材料的熱導(dǎo)率［0.35 W/（m·K）］提高了24%。

（4） SEM和TEM分析表明，EP/AlN/MWCNTs復(fù)合材料的斷面表面粗糙，呈現(xiàn)河流狀的韌性斷裂特征，AlN和MWCNTs在樹脂中能相對均勻分散，并未出現(xiàn)明顯的團聚現(xiàn)象，MWCNTs從AlN間的空隙中穿過，形成類似網(wǎng)格的結(jié)構(gòu)，提高了復(fù)合材料的熱導(dǎo)率。

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1克竟然能賣到1億英鎊的天價新材料

據(jù)美國獵奇新聞網(wǎng)站2015年12月23日報道，英國牛津大學(xué)實驗室預(yù)售其2014年研發(fā)成功的人造碳基材料——富勒烯，每克價格近1億英鎊。

富勒烯又名巴基球，因其結(jié)構(gòu)酷似足球，所以得此名。它和鉆石、石墨烯等物質(zhì)一樣，都是由碳原子組成，因為碳原子數(shù)量和排列方式有所差異，所以擁有不同的特性。相關(guān)科學(xué)家預(yù)言富勒烯的成功研發(fā)或?qū)⑾破鹦乱惠喌目萍几锩?。因為運用富勒烯可以制造小巧、便攜的原子鐘。同時，便攜式原子鐘將會成為世界上最精確的計時系統(tǒng)，它還可以提高車載GPS導(dǎo)航系統(tǒng)的精確度，從現(xiàn)如今的2 m精確到1 mm。

因生產(chǎn)技術(shù)尚不成熟，所以目前富勒烯的價格昂貴。

（中塑在線）

Study on Performances of EP/AlN/MWCNTs Thermal Conductive Composites

Xia Yu， Jiao Jian， Cui Yonghong， Wang Sansan， Shao Yudi
（Department of Applied Chemistry， School of Science， Northwestern Polytechnical University， Xi’an 710129， China）

Aluminum nitride （AlN） particles treated with silane coupling agent （KH-550） and multi-walled carbon nanotubes（MWCNTs） treated with oxidizer are used as thermal conductive filler respectively and together to prepare the epoxy resin （EP）/AlN，EP/MWCNTs，EP/AlN/MWCNTs composites which was prepared by solvent and ultrasonic dispersion. The impact strength and bending strength were analyzed by universal testing machine，the thermal conductivities were analyzed by thermal conductivity meter，the microstructure was analyzed by scanning electron microscope and transmission electron microscope. The experimental results demonstrate that AlN and MWCNTs dispersed evenly in the EP matrix. The addition of AlN and MWCNTs can respectively or together improve the mechanical performances and heat-conducting properties of EP composites. As AlN and MWCNTs loading increases，the impact strength and bending strength of the composites increase first then fall，the thermal conductivity increases constantly. The thermal conductivity of EP/AlN/MWCNTs composite is much higher than the EP/AlN composite of the same AlN loading. When AlN content is 40 phr and the MWCNTs content is 1.5 phr，the overall mechanical performances of EP/AlN/MWCNTs composite reached the top，meanwhile，the impact strength is 22.118 kJ/m2，and the bending strength is 124.40 MPa，the thermal conductivity reaches 0.434 W/（m·K）.

epoxy resin；aluminum nitride；multi-walled carbon nanotubes；thermal conductivity；mechanical property

TQ327

A

1001-3539（2016）02-0023-06

10.3969/j.issn.1001-3539.2016.02.005

*國家自然科學(xué)基金項目（51373135）

聯(lián)系人：焦劍，副教授，博士，主要從事介孔材料及復(fù)合材料的相關(guān)研究

2015-11-19