氮化硅晶須骨架增強(qiáng)環(huán)氧復(fù)合材料導(dǎo)熱與介電性能

編號(hào)：CYYJ043554

篇名：氮化硅晶須骨架增強(qiáng)環(huán)氧復(fù)合材料導(dǎo)熱與介電性能

作者：劉大猷 黃彥卓 劉懷東 楊航 金海云

關(guān)鍵詞： 環(huán)氧復(fù)合材料 氮化硅晶須骨架 熱性能 介電性能

機(jī)構(gòu)： 電力設(shè)備電氣絕緣國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（西安交通大學(xué)）

摘要： 含有高導(dǎo)熱系數(shù)的環(huán)氧樹脂復(fù)合材料在電子封裝和電氣設(shè)備領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景,但復(fù)合材料導(dǎo)熱性能的提升往往伴隨介電性能的劣化。該文旨在解決環(huán)氧復(fù)合材料熱性能與介電性能之間的矛盾。以氮化硅晶須(Si3N4w)和氣相二氧化硅(SiO2)為原料,通過改進(jìn)后的聚苯乙烯(polystyrene,PS)模板法制備得到堅(jiān)固、多孔且絕緣的Si3N4w骨架,在真空浸漬后得到環(huán)氧復(fù)合材料并研究其熱性能。同時(shí),在不同電場強(qiáng)度(103~106 V/m)與溫度范圍下系統(tǒng)研究復(fù)合材料的介電性能。結(jié)果表明,含有Si3N4w骨架的復(fù)合材料在7.80%的低填料負(fù)載下獲得1.05 W/(m·K)的導(dǎo)熱系數(shù),相比純環(huán)氧提升525%。得益于絕緣骨架,復(fù)合材料在120℃以下保持介電常數(shù)低于5.5、損耗角正切低于0.05,表現(xiàn)出優(yōu)良的介電性能。結(jié)果表明,復(fù)合材料介電常數(shù)與損耗角正切隨電場強(qiáng)度的上升而有小幅度上升,這源于電場強(qiáng)度增大時(shí)材料極化增強(qiáng);同時(shí),兩者均隨溫度上升而增加,并在玻璃化轉(zhuǎn)變溫度附近出現(xiàn)躍升,其絕緣性能失效。該文結(jié)果可為解決環(huán)氧復(fù)合材料熱性能與介電性能的矛盾提供新的思路。