膠黏復(fù)合材料導(dǎo)熱性能的數(shù)值模擬.pdf

1、隨著電子產(chǎn)品散熱問(wèn)題越來(lái)越突出，具有優(yōu)良導(dǎo)熱性能的膠黏復(fù)合材料已成為研究的熱點(diǎn)。本文通過(guò)VC++，ANSYS和MATLAB聯(lián)合編程設(shè)計(jì)了一種參數(shù)化有限元分析方法，實(shí)現(xiàn)了膠黏復(fù)合材料導(dǎo)熱性能的數(shù)值模擬。以AlN/EP導(dǎo)熱膠黏復(fù)合材料為研究實(shí)例，通過(guò)比較復(fù)合材料導(dǎo)熱率的模擬值與實(shí)驗(yàn)值驗(yàn)證了該方法的可靠性。并借助有限元分析方法探究了填料粒子的空間分布、粒徑大小、不同粒徑配比、粒子形狀對(duì)膠黏復(fù)合材料導(dǎo)熱性能的影響。具體研究?jī)?nèi)容如下：
　　

2、在網(wǎng)狀分布、隨機(jī)分布和均勻分布這三種粒子空間分布中，網(wǎng)狀分布體系中的粒子容易聚集形成導(dǎo)熱網(wǎng)鏈，它對(duì)填充體系的導(dǎo)熱率影響最大。其他空間分布體系因?yàn)椴荒苄纬捎行У膶?dǎo)熱通路，故對(duì)填充體系的導(dǎo)熱率影響不大。由此可見(jiàn)，使填料粒子分布不均勻是提高體系導(dǎo)熱率的有效方法。
　　選擇10μ m，40μ m，70μ m，100μ m四種粒徑的AlN粒子填充環(huán)氧樹(shù)脂基體探究粒子的大小對(duì)復(fù)合材料導(dǎo)熱率的影響。模擬結(jié)果表明，粒子粒徑在一定范圍內(nèi)變化（10μ

3、 m~40μ m）時(shí)，粒徑越大，其填充體系的導(dǎo)熱率越大，但粒徑增加超過(guò)這個(gè)范圍（大于40μ m）后，粒徑的大小對(duì)其填充體系導(dǎo)熱性能的影響并不大。選擇合適大小的填料粒子是提高體系導(dǎo)熱性能有效的途徑。
　　40μ m/10μ m不同粒徑配比時(shí)，小粒子可以填充在大粒子間的縫隙中，將分散的大粒子連接起來(lái)，形成導(dǎo)熱網(wǎng)鏈，使得混合配比體系的導(dǎo)熱率高于單一粒徑填充體系。并且在兩種粒徑配比達(dá)到最佳時(shí)，其填料體系的導(dǎo)熱率最大。比較40μ m/10μ

4、 m和100μ m/10μ m兩種配比填充效果后，發(fā)現(xiàn)粒徑差別越大越能改善體系的導(dǎo)熱性能。
　　通過(guò)比較球形、橢球形和立方形的三種導(dǎo)熱粒子的填充體系的導(dǎo)熱率，可以知道，在低填充量下，粒子形狀對(duì)體系導(dǎo)熱率影響不大。但隨著填充量的增加，立方形粒子能迅速提高填充體系的導(dǎo)熱率，橢球形粒子次之，球形粒子最慢，并且這三種填充體系導(dǎo)熱率的差距越來(lái)越大，特別是立方形粒子和球形粒子兩種填充體系。由此可知，細(xì)長(zhǎng)形的粒子容易與其他粒子建立連接，形成導(dǎo)熱