随着导热材料应用领域越来越广泛,人们对导热材料提出了很多新的要求,如良好的耐候性、耐腐蚀性、轻质易加工等综合性能。于是研究者们就针对这些要求对导热材料展开了研究,随着研究的深入,聚合物基导热复合材料随即进入了研究者们的视野,其特有的电绝缘、耐高温、耐腐蚀、质轻等优点使其在很多领域可以替代金属材料成为新型的导热散热材料。研究者通常会在聚合物中添加高导热金属、无机或碳类等导热填料构建导热网络制成聚合物基导热复合材料来提高材料热导率,但研究过程中也遇到了很多困难,同样是构建填料网络,导电网络就能够大幅度提升复合材料电导率,而导热网络对于热导率的提升却收效甚微,针对这一问题吴大鸣教授大胆设想了一种新的导热复合材料成型思路——“沙渠石渠转化机制[29]”,将低效率的导热网络即“沙渠”转化为高效的热传递网络即“石渠”,并通过实验验证了这一转化机制的合理性和可行性。本文则是延用“沙渠石渠转化机制”来制备硅胶基导热复合材料,并主要做了制备工艺优化和转化机制中涉及的刚性粒子的种类特性对复合材料热导率的影响探讨两方面内容。致力于制备出填料含量低、热导率高、力学性能优良的硅胶基导热复合材料。具体研究内容包括:(1)从操作性能、固化温度范围、对复合材料热导率的影响三个方面对E620、2225、184三种硅胶进行了对比分析。分析结果显示184是最适合的基体选择。(2)探究SCFNA法制备过程中的工艺参数包括混合转速、混合时间和压印温度对导热复合材料热导率及力学性能的影响,并最终确定混合转速2000r/min、混合时间2min、压印温度120℃为SCFNA法的最优制备工艺参数。(3)设计实验分别将具有不同自身热导率、不同物理形状的刚性粒子添加进PDMS/30wt%SCF混合体系,不断改变刚性粒子的体积占比,探究刚性粒子自身热导率、物理形状以及添加量对硅胶基导热复合材料导热性能的影响。实验结果表明自身热导率低于聚合物基体的球形空心玻璃微珠最适宜对复合材料进行低含量填充来提高导热复合材料的导热性能。(4)运用L9(34)正交试验设计,对比分析了复合材料片材厚度、SCF填料含量、空心玻璃微珠含量、空心玻璃微珠的粒径四个因素对导热复合材料热导率的影响。四个因素对最终复合材料热导率的影响程度从大到小依次为SCF含量、空心玻璃微珠的含量、复合材料片材的厚度和空心玻璃微珠的粒径。根据最终的极差数据分析得出能使复合材料热导率达到最高的最佳原料选择和配比及工艺条件为是:SCF含量40wt%、空心玻璃微珠含量8vol%、空心玻璃微珠粒径20μm、片材厚度0.1mm,且此时导热复合材料的热导率为23.325W/(mK)。