摘要: 随着电子集成技术的高速发展，人们对热管理材料的散热性能有了更高的要求。目前，研究热点主要集中在具有高导热性、高绝缘性及加工性能优良的聚合物基复合材料的开发。本论文采用球状氧化锌（ZnOs）、四针状氧化锌晶须（T-ZnOw）为填料，环氧树脂为... 展开 随着电子集成技术的高速发展，人们对热管理材料的散热性能有了更高的要求。目前，研究热点主要集中在具有高导热性、高绝缘性及加工性能优良的聚合物基复合材料的开发。本论文采用球状氧化锌（ZnOs）、四针状氧化锌晶须（T-ZnOw）为填料，环氧树脂为基体，通过热固型固化工艺获得环氧树脂基复合材料。系统研究了不同形貌复配、填料含量、偶联剂改性等工艺对复合材料导热性、绝缘性及力学性能的影响；拟通过表面改性优化了填料-基体界面结合能力，降低了界面热阻，提升了导热性能；并通过仿真模拟进一步阐释了复合材料的导热机理。获得主要结论如下： （1）以ZnOs和T-ZnOw为填料，制备了ZnOs@T-ZnOw/EP复合材料。结果表明：ZnOs@T-ZnOw/EP 复合材料导热性能相较纯环氧树脂有明显提升， 40%ZnOs@60%T-ZnOw/EP复合材料导热率为0.52W·(m·K)-1，相较纯环氧树脂热导率提升了176%；ZnOs@T-ZnOw/EP复合材料冲击强度相较纯环氧树脂有所下降，且随T-ZnOw含量的提升而明显下降，40%ZnOs@60%T-ZnOw/EP复合材料冲击强度最低为5.44 kJ·m-2；ZnOs@T-ZnOw/EP复合材料邵氏硬度基本保持在90 HD左右；ZnOs@T-ZnOw/EP复合材料绝缘性能相较纯环氧树脂有所下降，且随T-ZnOw含量的提升而降低， 40%ZnOs@60%T-ZnOw/EP复合材料体积电阻率最低为4.73×1010Ω·cm2，体积电阻率均超过1010Ω·cm2，表现出良好的电绝缘性能。 （2）选取硅烷偶联剂对氧化锌粉体进行表面改性，制得改性ZnOs@T-ZnOw/EP复合材料。研究了硅烷偶联剂的种类、偶联剂掺量、填料填充量、填料复配比例对改性ZnOs@T-ZnOw/EP复合材料导热性能、机械性能、绝缘性能以及热稳定性的影响。研究表明：在填料填充量为22.04 vol%、4 wt.%KH550型硅烷偶联剂掺入量、ZnOs及T-ZnOw含量比例为 1：4的工艺参数下，复合材料热导率达到最高值0.71W·(m·K)-1，相较纯环氧树脂热导率提升了274%；改性ZnOs@T-ZnOw/EP复合材料的机械性能相较未改性ZnOs@T-ZnOw/EP复合材料有明显提升，冲击强度随填料填充量的提升而缓慢下降。当复合材料填料填充量为25.96 vol.%时，冲击强度最低为5.66 kJ·m-2；改性ZnOs@T-ZnOw/EP复合材料的绝缘性能相较未改性ZnOs@T-ZnOw/EP复合材料有明显提升，体积电阻率随填料填充量的提升而下降。但其电阻率均保持在1012Ω·cm2数量级以上，表现出优秀的电绝缘性能。 （3）利用COMSOL Multiphysics构建了导热模型，并对其进行了传热效果仿真模拟。模拟结果表明：20%ZnOs@80%T-ZnOw/EP复合材料导热模型传热效果最优，阻碍复合材料热导率提升的界面热阻主要为填料-空气接触热阻和基体-空气接触热阻。模拟结果与实际实验结果保持一致，与实验数据变化趋势保持一致；通过模拟结果与实际实验结果绘制了ZnOs@T-ZnOw/EP复合材料导热模型图，进一步揭示了ZnOs@T-ZnOw/EP复合材料导热机理。 收起