改性球形氧化铝褶皱结构石墨烯导热硅橡胶的制备及性能

《改性球形氧化铝褶皱结构石墨烯导热硅橡胶的制备及性能》是一篇探讨新型导热材料制备与性能研究的学术论文。该论文针对传统导热硅橡胶在导热性能方面的不足，提出了一种通过引入改性球形氧化铝和褶皱结构石墨烯来提升其导热性能的方法。这种材料具有广泛的应用前景，特别是在电子设备散热、新能源电池以及航空航天等领域。

在论文中，作者首先对现有的导热硅橡胶材料进行了分析，指出其导热系数普遍较低，难以满足现代高功率电子设备对高效散热的需求。传统的填料如氧化铝、氮化硼等虽然具备一定的导热能力，但由于其颗粒形状和分散性问题，导致在硅橡胶基体中的填充效率不高，影响了整体的导热性能。

为了克服这些问题，研究者引入了改性球形氧化铝作为填料。改性球形氧化铝具有较高的比表面积和良好的分散性，能够有效提高填料在基体中的均匀分布，从而增强导热路径的连续性和导热效率。此外，改性过程还能够改善氧化铝与硅橡胶之间的界面结合力，减少界面热阻。

与此同时，论文还探讨了褶皱结构石墨烯的应用。石墨烯作为一种二维材料，具有极高的导热系数，但其在硅橡胶基体中的分散性较差，容易团聚，限制了其应用效果。为了解决这一问题，研究者采用了一种特殊的制备工艺，使石墨烯形成褶皱结构，这种结构不仅增加了石墨烯的比表面积，还增强了其与基体之间的相互作用，提高了导热性能。

在制备过程中，作者采用了溶胶-凝胶法和高温煅烧相结合的方法，对球形氧化铝进行表面改性，并通过化学气相沉积法在石墨烯表面引入褶皱结构。随后，将改性后的球形氧化铝和褶皱结构石墨烯混合后加入到硅橡胶基体中，通过搅拌、硫化等步骤制备出最终的导热硅橡胶材料。

实验结果表明，该材料在保持良好机械性能的同时，导热系数显著提高。与未改性的材料相比，导热系数提升了30%以上。此外，材料的热稳定性也得到了改善，在高温环境下仍能保持较好的导热性能。

论文还对材料的微观结构进行了表征，利用扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）观察到了改性球形氧化铝和褶皱结构石墨烯在硅橡胶基体中的分布情况。结果显示，改性后的填料在基体中分散均匀，且与基体之间形成了良好的界面结合，有助于热量的快速传递。

同时，研究者还对材料的热导率进行了理论计算，结合有限元模拟方法分析了不同填料含量和结构对导热性能的影响。结果表明，随着填料含量的增加，导热性能逐步提升，但过量的填料可能导致材料的力学性能下降。因此，研究者提出了一个最佳填料配比范围，以实现导热性能与力学性能的平衡。

此外，论文还对材料的耐久性进行了测试，包括热循环试验和湿热试验，结果表明，该材料在长期使用过程中表现出良好的稳定性和可靠性，适用于多种复杂环境下的应用。

综上所述，《改性球形氧化铝褶皱结构石墨烯导热硅橡胶的制备及性能》这篇论文通过对新型填料的引入和结构设计，成功提升了导热硅橡胶的导热性能，为高性能导热材料的发展提供了新的思路和方法。该研究成果对于推动电子设备散热技术的进步，具有重要的理论价值和实际应用意义。