1、隨著高新技術(shù)的快速發(fā)展，界面?zhèn)鳠嵘婕暗酱邦I(lǐng)域眾多系統(tǒng)的有效熱管理，例如在船舶電子元器件有效散熱方面，隨著船舶自動(dòng)化程度的不斷提高，大量電子元器件被應(yīng)用在船舶自動(dòng)控制系統(tǒng)當(dāng)中，電子元器件趨向高度集成化，船用電子器件的散熱成為極大挑戰(zhàn)，而界面熱阻的存在是電子元器件熱量無法有效散失的主要原因。在船舶廢熱回收方面，船舶熱電轉(zhuǎn)換裝置正在迅速發(fā)展，熱電轉(zhuǎn)換裝置的整體效率也與界面?zhèn)鳠嵯⑾⑾嚓P(guān)。因此，如何提高界面?zhèn)鳠釋?duì)船舶眾多系統(tǒng)的可靠性和工作效率有

2、著重要意義。
　　本文首先對(duì)碳納米管陣列提高界面?zhèn)鳠嵝阅苓M(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，利用化學(xué)氣相沉積的方法制備出碳納米管陣列，利用氫氟酸腐蝕二氧化硅的方法實(shí)現(xiàn)碳納米管陣列與生長(zhǎng)硅基底之間的分離，得到獨(dú)立的碳納米管陣列;然后研究其單獨(dú)使用和施加不同綁定材料情況下提高界面?zhèn)鳠岬男阅?。結(jié)果顯示碳納米管陣列單獨(dú)作為熱界面材料時(shí)，可以使試樣整體熱阻減少74.11％，試樣整體熱阻值為174.5±13.1mm2K/W。當(dāng)選用導(dǎo)熱硅脂和導(dǎo)熱硅膠片作為碳納米管

3、陣列的綁定材料時(shí)，可以使試樣整體熱阻降低83.46％。試樣整體熱阻值為103.1±7.7mm2K/W。應(yīng)用碳納米管陣列結(jié)合綁定材料的方式雖然可以提高界面?zhèn)鳠崮芰Γ撬苽湓嚇拥臒嶙杞^對(duì)值依然很高。
　　液態(tài)金屬因其良好的導(dǎo)熱性能，在提高界面?zhèn)鳠岱矫娴膽?yīng)用受到越來越多的關(guān)注，因此本文進(jìn)一步對(duì)液態(tài)金屬提高界面?zhèn)鳠嵝阅苓M(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。當(dāng)選用Ga62.5In21.5Sn16液態(tài)金屬和氧化后Ga62.5In1.5Sn16液態(tài)金屬作為熱界面

4、材料時(shí)，可以使兩銅片之間整體接觸熱阻分別達(dá)到4.822±0.130mm2K/W和11.202±0.278mm2K/W，與銅銅干接觸相比，分別降低了99.3％和98.3％。為了進(jìn)一步測(cè)量液態(tài)金屬的導(dǎo)熱系數(shù)及其與銅片之間的界面熱阻，本文提出一種基于激光閃射法的膏狀物材料導(dǎo)熱系數(shù)及界面熱阻測(cè)量方法。通過制備具有特殊結(jié)構(gòu)的樣品支架，可以測(cè)量出液態(tài)金屬在不同厚度情況下所對(duì)應(yīng)的整體接觸熱阻，然后利用最小二乘法擬合可以得出液態(tài)金屬的導(dǎo)熱系數(shù)和相應(yīng)界面

5、熱阻。利用上述方法測(cè)量了Ga62.5In1.5Sn16液態(tài)金屬和氧化后Ga62.5In21.5Sn16液態(tài)金屬的導(dǎo)熱性能。結(jié)果顯示導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)量結(jié)果分別為37.047±3.781W/(m·K)和15.346±2.068W/(m·K);界面熱阻測(cè)量結(jié)果分別為2.142±0.379mm2K/W和4.58±0.908mm2K/W。通過與公開報(bào)道文獻(xiàn)中該組分液態(tài)金屬導(dǎo)熱性能測(cè)量結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證了本文中所提出測(cè)量方法的可行性。
　　為進(jìn)一步

6、提升液態(tài)金屬作為熱界面材料的性能，本文嘗試?yán)檬~顆粒等高導(dǎo)熱顆粒對(duì)Ga62.5In1.5Sn16液態(tài)金屬進(jìn)行改性處理。結(jié)果顯示利用石墨烯對(duì)液態(tài)金屬進(jìn)行改性處理所得到混合物的導(dǎo)熱性能變差，當(dāng)石墨烯質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.0wt％，所對(duì)應(yīng)兩銅片之間接觸熱阻值為42.2±3.2mm2K/W;通過對(duì)所得混合物進(jìn)行Micro-XCT表征發(fā)現(xiàn)，由于石墨烯與液態(tài)金屬之間的潤(rùn)濕性差，導(dǎo)致在混合過程中大量氣泡的存在，從而導(dǎo)致所形成混合物的導(dǎo)熱性能降低。而利

7、用銅顆粒對(duì)液態(tài)金屬進(jìn)行改性處理后，可以大幅提高氧化后液態(tài)金屬的導(dǎo)熱性能，并且能夠降低液態(tài)金屬流動(dòng)性。本文制備了銅顆粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為2.5wt％、5wt％、7.5wt％、10wt％和12.5wt％五種液態(tài)金屬-銅顆粒試樣，并對(duì)各試樣的導(dǎo)熱性能進(jìn)行了測(cè)量。測(cè)量結(jié)果顯示各混合物試樣的導(dǎo)熱系數(shù)隨銅顆粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加呈線性增加，當(dāng)熱阻隨銅顆粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加呈現(xiàn)先減小后增加的趨勢(shì);銅顆粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12.5wt％液態(tài)金屬-銅顆?；旌衔锏膶?dǎo)熱系數(shù)為38.9

8、07±8.689W/(m·K)，與OLMA相比分別提高了153.5％;銅顆粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.5wt％液態(tài)金屬-銅顆?；旌衔锼鶎?duì)應(yīng)的界面熱阻最低為1.164±0.481mm2K/W，與OLMA相比界面熱阻降低了74.6％。
　　液態(tài)金屬與固體表面之間界面熱阻受外界壓力、潤(rùn)濕性、固體表面形貌等因素影響，為了深入研究各影響因素對(duì)界面熱阻的影響規(guī)律，本文建立了液態(tài)金屬與固體表面之間界面熱阻理論計(jì)算模型，并首次揭示了液態(tài)金屬潤(rùn)濕性、固體表面形