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氮化硼納米片/氫氧化鎂/聚乙烯復(fù)合材料導(dǎo)熱性能研究

2022-10-19 03:49王儲(chǔ)汪京昊連中杰吳長(zhǎng)順李偉剛楊兆文吳鍇
絕緣材料 2022年7期
關(guān)鍵詞:徑向軸向填料

王儲(chǔ),汪京昊,連中杰,吳長(zhǎng)順,李偉剛,楊兆文,吳鍇

(1.西安交通大學(xué) 電力設(shè)備電氣絕緣國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,陜西 西安 710049;2.西安交大-中大元通聯(lián)合創(chuàng)新研究中心,陜西 西安 710049)

0 引言

高導(dǎo)熱絕緣材料在軍工設(shè)備、航天航空、微電子與電氣設(shè)備等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。其中在電氣設(shè)備方面,隨著電力需求的快速增長(zhǎng),輸送電設(shè)備如變壓器、絕緣電纜的容量越來(lái)越大[1],產(chǎn)生的熱量越來(lái)越高,絕緣材料會(huì)由于設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的過(guò)高溫度而加速老化并導(dǎo)致設(shè)備使用壽命縮減[2-5],在電力電纜中絕緣材料導(dǎo)熱性能的改善還對(duì)提升纜芯載流量有著重要的實(shí)際意義。

目前國(guó)內(nèi)外提升復(fù)合材料導(dǎo)熱性能的研究方法主要是在聚合物基體材料中通過(guò)一定的共混方法摻雜熱導(dǎo)率較高的導(dǎo)熱填料,使復(fù)合材料擁有更高的宏觀熱導(dǎo)率。ZENG X等[6]以h-BN為導(dǎo)熱填料,雙馬來(lái)酰亞胺三嗪樹(shù)脂為基體制備了復(fù)合材料,測(cè)量發(fā)現(xiàn)在填料質(zhì)量分?jǐn)?shù)為32%時(shí),復(fù)合材料的熱導(dǎo)率達(dá)到約1.11 W/(m·K),相對(duì)介電常數(shù)為4.5,介質(zhì)損耗因數(shù)約為0.015,復(fù)合材料在具有較高宏觀熱導(dǎo)率的同時(shí)具有良好的介電性能。HUANG X等[7]將籠型八倍半硅氧烷(POSS)功能化的BNNTs摻入環(huán)氧樹(shù)脂中,研究發(fā)現(xiàn)隨著導(dǎo)熱填料含量的增加,復(fù)合材料的宏觀熱導(dǎo)率最高可達(dá)基體的13.6倍,同時(shí)復(fù)合材料還具有較好的介電性能。

關(guān)于導(dǎo)熱填料型聚合物導(dǎo)熱性能的影響因素及構(gòu)建導(dǎo)熱體系方法的研究很多[8-12],目前,單一填料導(dǎo)熱絕緣復(fù)合材料的研究已較為完善,但是對(duì)基于多填料導(dǎo)熱復(fù)合結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料研究相對(duì)較少。針對(duì)電力電纜絕緣材料,多填料體系中第二種填料的選取需要考慮電纜中常用的其他填料,電力電纜中常用絕緣材料的極限氧指數(shù)(LOⅠ)大多在21%以下,這意味著這些材料在空氣中極易燃燒,若著火,材料本身的燃燒會(huì)產(chǎn)生大量的煙霧和熱量,而在絕緣材料中添加大量的阻燃劑可以提高復(fù)合材料的氧指數(shù),在材料燃燒時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)快速吸熱消煙,降低設(shè)備運(yùn)行時(shí)發(fā)生火災(zāi)的概率,提高其可靠性和安全性,因此阻燃劑可以作為第二填料。本研究考慮選取阻燃電纜中較為常用的阻燃劑——?dú)溲趸V(Mg(OH)2)作為第二填料[13]。Mg(OH)2的摻入會(huì)使材料形成BNNs/阻燃劑/LDPE多填料體系,而Mg(OH)2的摻入能否對(duì)BNNs構(gòu)建導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生積極或抑制作用尚不明確。針對(duì)此問(wèn)題,本研究通過(guò)熔融共混法制備不同填料含量及不同尺寸的BNNs/Mg(OH)2/LDPE復(fù)合材料,通過(guò)對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行熱導(dǎo)率、物相分析等測(cè)量研究BNNs/Mg(OH)2/LDPE多填料體系復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能及其影響機(jī)理,同時(shí)測(cè)量復(fù)合材料的介電性能,為多填料復(fù)合材料在電纜絕緣中的應(yīng)用提供參考。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 原材料

選取絕緣材料中常用的低密度聚乙烯(LDPE)作為復(fù)合材料的基體材料,低密度聚乙烯具有較高的熱導(dǎo)率,約為0.32 W/(m·K),拉伸強(qiáng)度為8~11 MPa,同時(shí)有著良好的力學(xué)與加工性能。

選取氮化硼納米片(BNNs)作為導(dǎo)熱填料,BNNs由于具有優(yōu)異的導(dǎo)熱性能和較好的絕緣性能,成為目前導(dǎo)熱復(fù)合材料的常用填料。

第二種填料選取電纜絕緣中常見(jiàn)的阻燃材料氫氧化鎂Mg(OH)2,Mg(OH)2在340~490℃時(shí)會(huì)受熱分解為MgO和水蒸氣,同時(shí)吸收大量熱量,釋放的水蒸氣可以稀釋可燃?xì)怏w,分解產(chǎn)生的MgO可以吸收煙霧和可燃揮發(fā)物。相對(duì)于鹵系阻燃劑等傳統(tǒng)阻燃劑,Mg(OH)2還具有無(wú)污染的優(yōu)點(diǎn),是目前阻燃劑方向的熱點(diǎn)研究材料。

實(shí)驗(yàn)原材料:LDPE固體顆粒,上海心造實(shí)業(yè)有限公司,注塑型,其平均粒徑為4 mm,密度為0.91 g/cm3,外觀是透明顆粒。BNNs,江蘇先豐納米材料研發(fā)有限公司,平均厚度約為50 nm,外觀為白色松散粉末。Mg(OH)2為微米級(jí)別不規(guī)則形狀的白色松散粉末,鄭州富龍公司。

1.2 復(fù)合材料的制備

(1)實(shí)驗(yàn)前期準(zhǔn)備工作:打開(kāi)真空干燥箱開(kāi)關(guān),預(yù)設(shè)干燥溫度,分別將裝有LDPE顆粒、BNNs粉末、Mg(OH)2粉末的燒杯置于其中,將鑷子、藥匙、玻璃棒、剪刀等擦拭干凈,空燒杯清洗完畢后放入真空干燥箱烘焙24 h備用。

(2)向烘干并冷卻后的燒杯中加入不同質(zhì)量的LDPE顆粒,用天平稱量適量的BNNs粉末與Mg(OH)2粉末分別置于兩個(gè)烘干并冷卻的燒杯中。

(3)打開(kāi)轉(zhuǎn)矩流變儀的開(kāi)關(guān),設(shè)置轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為20 r/min,倉(cāng)室溫度為170℃,設(shè)置完成后預(yù)熱5 min。用藥匙將LDPE倒入混合倉(cāng)中,完成后用另一干凈藥匙將BNNs粉末與Mg(OH)2粉末勻速倒入混合倉(cāng)中,合上防塵蓋,混合20 min。

(4)將倉(cāng)室打開(kāi),用剪刀將未凝固的熔融態(tài)混合物剪成粒狀顆粒,置入干凈的燒杯中備用。

(5)打開(kāi)平板硫化機(jī)的開(kāi)關(guān),設(shè)置上、下加熱板溫度均為170℃,施加壓力為10 MPa,選取兩塊表面平整的鋼板作為壓板,選取一定厚度的聚酰亞胺薄膜與鋼板作為模具,將一定量的復(fù)合材料顆粒平整均勻地放置于模具中,上下兩側(cè)蓋上壓板置入平板硫化機(jī)中,將加熱板合至正好壓住模具,預(yù)熱5 min至顆粒完全熔化,然后加壓并保持20 min。

(6)打開(kāi)加熱板,將壓板與模具置于冷卻板中冷卻10 min,得到試樣。

制備過(guò)程中,摻雜BNNs粉末的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0、2%、5%、10%、20%,摻雜Mg(OH)2粉末的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0、20%、40%,同時(shí)在材料制備過(guò)程中采取不同厚度的模具進(jìn)行熱壓,得到0.15、0.35、1.00 mm 3種厚度的試樣。

1.3 復(fù)合材料測(cè)試方法

使用VE9800型掃描電子顯微鏡(SEM)觀測(cè)試樣的微觀形貌,觀測(cè)前需對(duì)試樣進(jìn)行噴金處理,避免BNNs及其聚合物基復(fù)合材料試樣的電荷效應(yīng)。

采用ScintagXDS-2000型X射線衍射儀對(duì)試樣進(jìn)行物相結(jié)構(gòu)分析[14],將復(fù)合材料統(tǒng)一裁剪成直徑為24 cm的圓形試樣進(jìn)行測(cè)試,2θ值設(shè)定為0°~90°,掃描精度設(shè)定為0.1°/s。

使用德國(guó)NETZSCH Model LFA447型熱導(dǎo)儀對(duì)試樣的宏觀熱導(dǎo)率進(jìn)行測(cè)試,試樣規(guī)格為10 mm×10 mm×厚度,厚度的精確值用測(cè)厚儀取點(diǎn)測(cè)量后計(jì)算平均值得到。

使用CONCEPT 80型寬帶介電譜測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量復(fù)合材料試樣在室溫下一定頻率范圍內(nèi)的介電常數(shù)與介質(zhì)損耗因數(shù),選取工頻50 Hz下的數(shù)值進(jìn)行比較。

2 結(jié)果與討論

2.1 閃光導(dǎo)熱儀分析

2.1.1 試樣軸向熱導(dǎo)率

圖1為3種不同厚度下不同填料含量復(fù)合材料的軸向熱導(dǎo)率變化圖。從圖1可以看出,復(fù)合材料的軸向熱導(dǎo)率在所有厚度下均隨兩種填料含量的增加而增大,復(fù)合材料試樣的厚度對(duì)軸向熱導(dǎo)率的影響程度較小。在薄厚度0.15 mm下,材料的軸向熱導(dǎo)率較低,在20%BNNs單填料含量下,軸向熱導(dǎo)率也僅為0.32 W/(m·K)。在中間厚度0.35 mm下,材料仍然呈現(xiàn)出較低的軸向熱導(dǎo)率,在20% BNNs單填料含量下,材料的軸向熱導(dǎo)率為0.41 W/(m·K),當(dāng)摻入高填量(40%)的Mg(OH)2時(shí),復(fù)合材料的軸向熱導(dǎo)率能夠有較大提升,達(dá)到0.99 W/(m·K)。在較厚厚度1.00 mm下,復(fù)合材料的軸向熱導(dǎo)率較高,當(dāng)復(fù)合材料中的填料為20% BNNs、20% Mg(OH)2時(shí),復(fù)合材料的軸向熱導(dǎo)率達(dá)到1.10 W/(m·K),較純LDPE的熱導(dǎo)率提升了240%,在40% Mg(OH)2、20% BNNs填料含量下,復(fù)合材料的軸向熱導(dǎo)率為1.66 W/(m·K),較純LDPE的熱導(dǎo)率提升了415%,多填料體系中Mg(OH)2在不同試樣厚度下都表現(xiàn)出對(duì)復(fù)合材料軸向熱導(dǎo)率的增強(qiáng)作用。

圖1 復(fù)合材料的軸向熱導(dǎo)率Fig.1 Axial thermal conductivity of composites

2.1.2 試樣徑向熱導(dǎo)率

圖2為3種不同厚度下不同填料含量復(fù)合材料的徑向熱導(dǎo)率變化圖。

從圖2可以看出,在0.15 mm厚度下,20%BNNs單填料含量下試樣的徑向熱導(dǎo)率達(dá)到3.97 W/(m·K),較純LDPE的熱導(dǎo)率提升了1 132%,徑向熱導(dǎo)率遠(yuǎn)高于軸向熱導(dǎo)率,為軸向熱導(dǎo)率的12倍。20% BNNs、20% Mg(OH)2填料含量下試樣的徑向熱導(dǎo)率達(dá)到3.95 W/(m·K),較純LDPE熱導(dǎo)率提升了1 126%,徑向熱導(dǎo)率為軸向熱導(dǎo)率的7倍。20%BNNs、40%Mg(OH)2填料含量下試樣的徑向熱導(dǎo)率達(dá)到3.82 W/(m·K),較純LDPE的熱導(dǎo)率提升了1 088%,徑向熱導(dǎo)率為軸向熱導(dǎo)率的4倍。

圖2 復(fù)合材料的徑向熱導(dǎo)率Fig.2 Radial thermal conductivity of composites

對(duì)比不同厚度下復(fù)合材料的徑向熱導(dǎo)率發(fā)現(xiàn),在薄厚度0.15 mm下,在不同BNNs填料含量下,單填料復(fù)合材料表現(xiàn)出最高的徑向熱導(dǎo)率,Mg(OH)2的摻入反而會(huì)使復(fù)合材料的徑向熱導(dǎo)率下降,隨著Mg(OH)2填料含量的增加,徑向熱導(dǎo)率會(huì)進(jìn)一步下降。在較薄厚度0.35 mm下,當(dāng)BNNs填料含量較低時(shí)(2%、5%),40%高填料含量的Mg(OH)2同樣會(huì)使復(fù)合材料的徑向熱導(dǎo)率下降,但隨著B(niǎo)NNs填料含量的增加,40%高填料含量的Mg(OH)2又會(huì)提高復(fù)合材料的徑向熱導(dǎo)率。在較厚厚度1.00 mm下,不同含量的Mg(OH)2填料同樣對(duì)材料的徑向?qū)崽嵘Ч煌?,在較低的BNNs填料含量下,加入適量的Mg(OH)2(20%)會(huì)使復(fù)合材料表現(xiàn)出最高的徑向熱導(dǎo)率,當(dāng)BNNs填料含量達(dá)到較高的值時(shí)(10%、20%),只有當(dāng)Mg(OH)2也達(dá)到更高的填料含量(40%)才能達(dá)到最好的徑向?qū)崽嵘Ч?。?dāng)BNNs填料含量與Mg(OH)2填料含量差距較大時(shí),復(fù)合材料中大量的Mg(OH)2可能會(huì)阻礙BNNs沿面的取向分布,同時(shí)也可能會(huì)阻擋BNNs之間相互連接導(dǎo)致復(fù)合材料的熱導(dǎo)率下降,當(dāng)BNNs含量升高時(shí),這種現(xiàn)象逐漸減弱消失,而材料厚度會(huì)通過(guò)尺寸限制這一現(xiàn)象的發(fā)生,如在0.15 mm薄試樣下,隨著B(niǎo)NNs含量增加,這種現(xiàn)象會(huì)一直存在,因此熱導(dǎo)率變化規(guī)律不發(fā)生改變。

2.2 XRD分析

通過(guò)XRD分析可以定量地表征試樣中BNNs的取向度:由于BNNs的高縱橫比,其在PE基體中表現(xiàn)出多取向分布,將XRD結(jié)果與BN標(biāo)準(zhǔn)卡對(duì)比可以得到BNNs兩種晶面即(002)與(100)的衍射峰。在制備過(guò)程中,熱壓后得到的復(fù)合材料片狀試樣更容易暴露其(002)晶面進(jìn)而表現(xiàn)出很強(qiáng)的衍射峰,而(100)晶面則是需要高精度掃描才能看到較小的衍射峰。兩個(gè)衍射峰的對(duì)比即可表征BNNs在基體中兩種晶面數(shù)量上的占比,因此在(002)衍射峰歸一化后,(100)衍射峰強(qiáng)即可定量表示BNNs在材料中的取向度,原理如圖3所示。

圖3 X射線衍射示意圖Fig.3 Schematic of samples in XRD experiments

分別對(duì)3種厚度下徑向熱導(dǎo)率呈現(xiàn)不同規(guī)律的復(fù)合材料試樣進(jìn)行XRD分析,結(jié)果如圖4~6所示。

從圖4可以看出,在1.00 mm厚度的復(fù)合材料中,當(dāng)BNNs含量較低時(shí)(10%),不摻雜Mg(OH)2時(shí)表現(xiàn)出最高的(100)衍射峰,代表這種情況下BNNs為最低的徑向取向度。而摻入適量的Mg(OH)2(20%),材料表現(xiàn)出最低的(100)衍射峰,BNNs的徑向取向度最高。當(dāng)Mg(OH)2摻雜含量最高時(shí)(40%),(100)衍射峰上移,說(shuō)明高填料含量的Mg(OH)2反而會(huì)抑制BNNs的徑向排列。在BNNs的填料含量為20%時(shí),規(guī)律發(fā)生改變,Mg(OH)2在最高填料含量(40%)時(shí),BNNs表現(xiàn)出最低的衍射峰,Mg(OH)2的摻入加強(qiáng)了BNNs的徑向排列程度。對(duì)比1.00 mm厚度下材料的徑向熱導(dǎo)率即圖2(c)發(fā)現(xiàn),XRD衍射圖譜呈現(xiàn)出的BNNs取向度變化規(guī)律與材料徑向熱導(dǎo)率呈現(xiàn)的變化規(guī)律相符,BNNs的徑向排列程度會(huì)極大地影響復(fù)合材料的徑向?qū)嵝阅堋?/p>

圖4 1.00 mm試樣X(jué)RD衍射譜圖Fig.4 XRD spectra of 1.00 mm samples

從圖5可以看出,在較薄厚度0.35 mm的復(fù)合材料中,當(dāng)BNNs處于低填料含量(5%)時(shí),Mg(OH)2的摻入均使BNNs的(100)衍射峰上移,抑制了BNNs的徑向排列。當(dāng)BNNs處于高填料含量(20%)時(shí),適量的Mg(OH)2(20%)使BNNs呈現(xiàn)最低的(100)衍射峰,增強(qiáng)了BNNs的徑向排列程度,而當(dāng)Mg(OH)2摻雜含量最高時(shí)(40%),BNNs表現(xiàn)出最高的衍射峰,抑制了BNNs的徑向排列程度。

圖5 0.35 mm試樣X(jué)RD衍射譜圖Fig.5 XRD spectra of 0.35 mm samples

從圖6可以看出,在薄厚度0.15 mm的復(fù)合材料中,當(dāng)BNNs處于低填料含量(10%)時(shí),適量的Mg(OH)2(20%)使BNNs呈現(xiàn)最高的(100)衍射峰,抑制了BNNs的徑向排列程度,而當(dāng)Mg(OH)2摻雜含量最高時(shí)(40%),BNNs呈現(xiàn)出最低的衍射峰,增強(qiáng)了BNNs的徑向排列程度。當(dāng)BNNs處于高填料含量(20%)時(shí),適量的Mg(OH)2(20%)使BNNs呈現(xiàn)最低的(100)衍射峰,增強(qiáng)了BNNs的徑向排列程度,而當(dāng)Mg(OH)2摻雜含量最高時(shí)(40%),BNNs的(100)衍射峰又會(huì)上移,但仍比未摻雜時(shí)的衍射峰低。

圖6 0.15 mm試樣X(jué)RD衍射譜圖Fig.6 XRD spectra of 0.15 mm samples

從除1.00 mm厚度之外的兩種厚度中發(fā)現(xiàn),BNNs的徑向取向并不能完全影響材料的徑向熱導(dǎo)率,Mg(OH)2也會(huì)通過(guò)影響B(tài)NNs之間的連接度從而影響材料的宏觀熱導(dǎo)率。

2.3 SEM分析

選取單填料(20%BNNs)與多填料(20%BNNs/40%Mg(OH)2)兩種高填料含量的復(fù)合材料試樣,將試樣裁剪成小片后脆斷,在電鏡試樣臺(tái)上貼好導(dǎo)電膠帶并將試樣粘在上面,在觀察倉(cāng)保持真空環(huán)境后,使用VE9800掃描電子顯微鏡進(jìn)行觀察,選取合適的放大倍數(shù),觀察到復(fù)合材料的形貌如圖7~9所示。

圖7 單填料復(fù)合材料斷面形貌圖Fig.7 Micro topography of BNNs/LDPE(cross section)

圖8 多填料復(fù)合材料斷面形貌圖Fig.8 Micro topography of BNNs/Mg(OH)2/LDPE(cross section)

圖9 多填料復(fù)合材料表面形貌圖Fig.9 Micro topography of BNNs/Mg(OH)2/LDPE composites(surface)

從圖7~9可以看出,單填料復(fù)合材料中,BNNs的徑向排列度很高,而在多填料復(fù)合材料中,由于Mg(OH)2的摻入,BNNs的徑向排列度變低,一些BNNs會(huì)堆疊在一起,且方向不一,呈現(xiàn)一定角度。

掃描電子顯微鏡中的EDS能譜分析模塊可以較準(zhǔn)確地得到試樣微觀形貌區(qū)域內(nèi)的元素分類與分布,分別選取單填料與多填料兩種復(fù)合材料的斷面,選定合適的區(qū)域進(jìn)行EDS能譜分析,結(jié)果如圖10~11所示,圖中紅色區(qū)域代表BNNs,藍(lán)色區(qū)域代表Mg(OH)2。

圖10 單填料復(fù)合材料EDS圖Fig.10 EDS image of BNNs/LDPE

從圖10可以看出,單填料復(fù)合材料中,BNNs已有大范圍的相互連接現(xiàn)象,形成了小型的導(dǎo)熱鏈。而從圖11可以看出,大量的Mg(OH)2會(huì)極大地影響B(tài)NNs的連接情況,阻斷BNNs的相互連接,且這種影響在薄厚度時(shí)由于尺寸減小更加明顯,這可以解釋在薄厚度時(shí)Mg(OH)2的摻入對(duì)徑向熱導(dǎo)率的抑制效果,例如在0.15 mm厚度的復(fù)合材料中,雖然高填料含量Mg(OH)2的摻入提高了BNNs的徑向取向度,但卻由于阻斷BNNs徑向方向的相互連接,從而使材料表現(xiàn)出較低的徑向熱導(dǎo)率。

圖11 多填料復(fù)合材料EDS圖Fig.11 EDS image of BNNs/Mg(OH)2/LDPE

2.4 介電譜分析

在導(dǎo)熱絕緣復(fù)合材料的研究中可以發(fā)現(xiàn),雖然導(dǎo)熱填料的摻入可以提升材料的導(dǎo)熱性能,但往往也會(huì)導(dǎo)致材料的介電性能下降[5]。選取不同摻雜填料含量下的單填料與多填料復(fù)合材料,測(cè)量其在室溫下一定頻率范圍內(nèi)的介電常數(shù)與介質(zhì)損耗因數(shù),選取工頻50 Hz下的數(shù)值進(jìn)行比較,結(jié)果如圖12~13所示。

從圖12可以看出,由于填料的摻入,復(fù)合材料的介電常數(shù)在工頻下較純LDPE的介電常數(shù)(2.3)有所升高,相比于較低填料含量的BNNs,高填料含量的Mg(OH)2對(duì)材料的介電常數(shù)提升影響更大,在40% Mg(OH)2填料含量下,復(fù)合材料的介電常數(shù)最高可達(dá)3.8。從圖13可以看出,復(fù)合材料的介質(zhì)損耗因數(shù)也顯現(xiàn)出相同的變化規(guī)律,隨著兩種填料含量的增加,復(fù)合材料在工頻下的介質(zhì)損耗因數(shù)均增大,在2%~5% BNNs的填料含量下,tanδ已經(jīng)有較大幅度的增大,當(dāng)兩種填料含量均達(dá)到最大時(shí),tanδ增加至0.004 3。

圖12 復(fù)合材料的介電常數(shù)(50 Hz)Fig.12 Dielectric constant of composites(50 Hz)

圖13 復(fù)合材料的介質(zhì)損耗因數(shù)(50 Hz)Fig.13 The tanδ of composites(50 Hz)

復(fù)合材料中導(dǎo)熱填料的摻入會(huì)大幅提高其導(dǎo)熱性能,但填料本身相對(duì)較高的介電常數(shù)與聚乙烯基體/填料之間的相容性也會(huì)犧牲復(fù)合材料一定的介電性能。

3 結(jié)論

(1)在多填料復(fù)合材料中,Mg(OH)2的摻入能夠提高復(fù)合材料的熱導(dǎo)率,且在軸向?qū)嵝阅芊矫媾cBNNs產(chǎn)生一定程度的協(xié)同作用,進(jìn)一步提高了復(fù)合材料的軸向熱導(dǎo)率。

(2)在不同摻雜含量下,厚度均會(huì)極大地影響材料的導(dǎo)熱性能,薄厚度下的復(fù)合材料相比于較厚厚度下的復(fù)合材料更容易促使BNNs沿試樣徑向排列,從而在宏觀上提高了復(fù)合材料的徑向熱導(dǎo)率,復(fù)合材料在熱導(dǎo)率方面表現(xiàn)出更強(qiáng)的各向異性。

(3)在一定厚度下,當(dāng)Mg(OH)2填料含量與BNNs填料含量相近時(shí),Mg(OH)2會(huì)進(jìn)一步增強(qiáng)BNNs的徑向排列度從而提高復(fù)合材料的徑向熱導(dǎo)率,當(dāng)Mg(OH)2填料含量遠(yuǎn)高于BNNs填料含量時(shí),Mg(OH)2會(huì)抑制BNNs的徑向排列度從而降低復(fù)合材料的徑向熱導(dǎo)率,同時(shí)高填料含量Mg(OH)2的摻入也會(huì)阻礙BNNs形成大型的導(dǎo)熱通路,同樣會(huì)降低復(fù)合材料的徑向熱導(dǎo)率。

(4)Mg(OH)2與BNNs的摻入均會(huì)提高復(fù)合材料在工頻下的介電常數(shù)與介質(zhì)損耗因數(shù),且介電性能隨著兩種填料含量的增加而增大,導(dǎo)致復(fù)合材料的介電性能下降,但相較于熱導(dǎo)率的提升幅度,復(fù)合材料的介電性能下降幅度較小。

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