1.服务简介：

散热问题成为制约电子元器件寿命的首要影响因素，材料的导热性能已成为阻碍电子信息产业（如LED、5G手机），甚至航空、航天等行业发展的瓶颈，同时关系到一些仪器仪表的检测效率和使用寿命，因此提高材料导热性能的研究具有非常重要的理论价值和实际应用价值。高分子复材中导热填料能否形成一个高导热通路是现阶段存在的一个关键问题。本项目（a）拟采用气流成网-针刺成毡法制备具有3D骨架结构的碳纤维毡，（b）利用高温化学气相沉积法制备高导热碳纤维/碳复合骨架材料，（c）利用化学沉积法制备银包覆碳纤维/碳骨架材料；（d）并利用真空树脂传递模塑成型方法制备出3D骨架型环氧碳纤维复材。开展高性能碳纤维毡体网络连接结构与导热性能的关系的研究，完善纤维复合材料的导热机理，为工业和高科技领域急需的高导热高性能复材的研制提供理论依据和应用数据支持。

2.服务内容：

        （1）“气流梳理-针刺成毡法”制备各向异性碳纤维软毡（C felt）

首先选用直径均匀的长碳纤维，利用气流成网技术制备x、y平面堆叠形成的碳纤维复合软毡（C felt），然后通过针刺法引入少量z轴方向的纤维增加纤维层之间的结合力。本环节的重点在于通过控制气流速率以及针刺密度来控制碳纤维的排列行为，进而调控碳纤维软毡的三维取向结构。

        （2）”高温化学气相沉积”协同”高温石墨化处理”制备得到碳纤维/碳硬毡（CFC）

以“气流梳理-针刺成毡法”制备各向异性碳纤维软毡为基体，利用高温化学气相沉积技术制备得到碳纤维/碳硬毡,并利用高温热处理温度对材料结构的变化，进而改变碳纤维/碳材料的石墨微晶结构，提高三维骨架材料的导热性能。

（3）通过“电化学沉积法”制备出金属银包覆碳纤维/碳复合骨架材料（Ag@CFC）

以CFC作为复合电沉积实验基体。在电镀溶液中，在电镀沉积的过程中，通过金属银离子还原成为纳米银颗粒沉积在碳纤维表面，制备出形貌、尺寸以及银含量可控的Ag@CFC骨架。研究纳米银在碳纤维表面的沉积机理以及碳纤维-碳层-纳米银颗粒界面结合方式，探讨反应时间对银颗粒的粒径和包覆量的影响，进而影响导热通路和导热性能。

      （4）3D骨架型环氧/碳纤维毡/纳米金属、碳、微米级碳纤维复合材料以及高导热沥青基碳/碳复合材料的可控制备与性能研究

以上述制备的三种3D碳纤维毡（CF felt、CFC felt、Ag@CFC）为导热框架，环氧树脂为基体，采用真空辅助树脂传递模塑成型方法（RTM）实现碳纤维/填料导热框架的有序排列，可控制备碳纤维基三维网络结构的聚合物复合材料。在制备复合材料的制备过程中，结合压缩限域方法进一步实现微米级碳纤维或者导热填料的取向排列，进一步提高取向方向上的导热系数，实现三维导热网络结构的构筑。研究金属、碳颗粒以及碳纤维的形貌、含量以及与碳纤维的结合方式对界面热阻、热性能、力学性能、导热性能的影响，为提高复合材料性能提供新的思路。

      （5）碳纤维毡基复合材料的应用、建模及热传递机理分析

本研究在碳纤维基础上引入金属颗粒、碳颗粒以及微米级碳纤维协同增加导热通路，利用空间压缩限域实现微米级碳纤维在杂化碳纤维中有序排列，通过金属颗粒或者碳颗粒的粘结，将碳纤维相互连接，实现全连接杂化纤维毡，降低热阻，增加导热性能。采用多种导热理论模型、界面热流与温度分布有限元模拟计算、异质结构第一性原理模拟、红外热像仪、器件热管理应用等分析复合材料热传递机理与器件实际散热效果。分析不同制备方法和不用界面结合方式对复合材料各项性能的影响机理。

3.适用范围：

      （1）电子芯片封装领域：提高芯片的散热效果。

      （2）检测仪器领域：提高检测仪器的使用寿命和检测效率。

4.服务流程：

      （1）需求分析：与甲方充分沟通，了解产品的具体材料性能需求。

      （2） 方案设计：根据甲方的实际材料性能需求，设计出具有三维传热骨架结构的导热复合材料。

      （3） 导热复合材料的制备：通过各种制备方法制备出具有三维网络结构的高导热复合材料。

      （4） 材料测试和分析：对制备出的到复合材料进行结构和导热性能进行测试和分析，优化设计方案，最终达到技术指标。

      （5） 实际应用和传热机理：通过二极管的应用分析应用效果，并通过建模，模拟传热过程，对导热复合材料的传热机理进行分析。系统上线后，提供持续优化和技术支持服务，帮助客户根据需求调整模型和参数。

5.收费标准：60万

6.服务团队：

上海第二工业大学，能源与材料学院，吴新锋团队