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SFPC课题组部分成果展示
来源:顾军渭教授个人网站 发布日期:2025-04-28

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成果一:高性能导热硅橡胶复合材料

一、应用领域

导热硅橡胶复合材料广泛应用于电子、汽车、工业等高效散热条件下的工程领域,如5G通信基站、新能源汽车电控系统、半导体功率器件、人工智能设备等高精尖领域的热管理系统,在消费电子、工业自动化、医疗设备、航空航天等场景中更彰显卓越效能。

二、材料特点

导热硅橡胶复合材料由导热填料和硅橡胶基体经机械共混、开炼、模压、固化、修边等工序制备而成,制备工艺简单。产品一致性好,厚度可控性高,可满足不同散热领域对厚度的要求。该材料不仅具备优异且稳定的导热性能,还兼具柔软、绝缘、耐温性好等优点。

三、主要性能指标

(1)复合材料导热系数≥8.0 W/(m·K)(Hotdisk设备测试);

(2)复合材料硬度(Shore C)< 80;

(3)复合材料密度<3.0 g/cm3;

(4)复合材料厚度1~5 mm;

(5)复合材料体积电阻率>1011 Ω·cm;

成果二:高性能导热/吸波硅橡胶复合材料

一、 应用领域导热/吸波硅橡胶复合材料凭借其高效散热与电磁波吸收双重性能,广泛应用于电子设备、新能源汽车、航空航天、高功率工业设备及精密医疗仪器等热管理和电磁兼容场景,如芯片散热屏蔽结构、动力电池模组均热与吸波组件、卫星高频电子舱防护层、激光器热沉高频干扰抑制模块、MRI设备电磁敏感区综合屏蔽衬垫等,为多领域高集成化系统提供可靠的温度控制与电磁安全解决方案。

二、材料特点

导热/吸波硅橡胶复合材料以导热/吸波双功能填料为基础,通过可控分散技术将其与硅橡胶基体复合,结合表面偶联剂改性强化多相界面结合力。该材料通过三辊压延成型,厚度可控性好。生产过程无需高温硫化,具有低能耗、零溶剂挥发的环保特性,产品均匀性好,性能稳定。

三、主要性能指标

(1)复合材料导热系数≥7.0 W/(m·K)(Hotdisk设备测试);

(2)复合材料最小反射损耗为-49.9 dB(厚度为3.9 mm);

(3)复合材料有效吸收带宽为2.40 GHz(3.92~6.32 GHz);

(4)复合材料密度<3.0 g/cm3;

(5)复合材料厚度1~5 mm;

成果三:高性能电磁屏蔽硅橡胶复合材料

一、 应用领域高性能电磁屏蔽硅橡胶复合材料广泛应用于电子通信、航空航天、新能源汽车、智能终端设备及军事领域的电磁干扰防护场景,如5G通信设备屏蔽层、新能源汽车电机与电池系统屏蔽罩、高精度雷达波导密封件、便携式电子设备柔性屏蔽衬垫等。

二、材料特点

高性能电磁屏蔽硅橡胶复合材料以耐高温硅橡胶为基体,通过复配高导电/导磁功能填料及界面改性技术制备而成。可采用开炼-模压成型、注射成型或涂覆工艺实现多样化成型方式,支持片材、异形件及柔性薄膜的定制化生产。生产工艺具有无溶剂挥发、低能耗特点,兼容连续化生产线,产品边缘一致性好、厚度均匀性可控,且在宽温域中稳定性优异,可长期保持稳定的电磁屏蔽效能。

三、主要性能指标

(1)硅橡胶复合材料电导率:≥10 S/cm

(2)硅橡胶复合材料在X波段电磁屏蔽效能≥60 dB;

(3)硅橡胶复合材料拉伸强度≥2.0 MPa,断裂伸长率≥100%;

(4)硅橡胶复合材料长期使用温度:-10oC~100oC。

成果四:纤维增强树脂基透波复合材料

一、 应用领域树脂基透波复合材料广泛应用于航空航天、雷达通信、电子对抗等领域中需高频电磁波透过的关键部件,如机载雷达天线罩、卫星通信电磁窗和超音速飞行器透波蒙皮等,满足复杂电磁环境下信号传输的稳定性和精确性。

二、材料特点

树脂基透波复合材料以树脂为基体,高性能纤维为增强体。通过浸胶-缠绕过程准备预浸料,经铺层-模压使预浸料成型,再经高温固化制备复合材料。上述制备方法通过缠绕成型提高工艺效率与降低成本,获得的产品具有高强度、高模量和高透波特性。

三、主要性能指标

(1)复合材料固化温度≤220℃;

(2)复合材料层间剪切强度≥45 MPa,弯曲强度≥600 MPa;

(3)复合材料介电常数(1 MHz)≤2.8,介电损耗正切值(1 MHz)≤0.01;

(4)复合材料透波率(1 MHz)≥90%。

成果五:纤维增强聚醚醚酮复合材料

一、应用领域

高性能热塑性聚醚醚酮(PEEK)复合材料广泛应用于航空航天、电子电气、汽车工业、能源等领域,如飞机舱内结构件、航天器热防护部件、高性能电子绝缘部件、汽车制动系统组件、油气开采设备部件等。

二、材料特点

本成果设计合成系列含联苯基、芴基、氰基的耐高温聚醚醚酮基界面相容剂,大幅度提高增强纤维-PEEK树脂的界面强度和浸润性。围绕高性能PEEK树脂和碳纤维界面设计和调控,提出碳纤维表面原位构筑碳系纳米材料的策略,解决了复合材料在加工成型、受外界冲击时容易分层开裂的问题。

三、主要性能指标

(1)耐高温界面相容剂玻璃化转变温度≥160℃;

(2)复合材料导热系数≥1.8 W/(m·K) (Hotdisk设备测试);

(3)复合材料层间剪切强度≥55 MPa,弯曲强度≥580 MPa;

(4)复合材料5%热失重温度≥520℃。

成果六:高性能耐烧蚀酚醛复合材料

一、 应用领域烧蚀型热防护复合材料广泛应用于航空航天、导弹、火箭等高温高速条件下的工程领域,如火箭发动机扩散段、导弹燃烧时的壁板和喷管的内壁、弹头的外壳等。以碳/酚醛和高硅氧/酚醛复合材料为主要代表的烧蚀型防热材料以及以酚醛为基体的低密度轻质烧蚀型防热材料是航天器返回舱和星际探测器中主要应用的防热材料。

二、材料特点

本成果设计合成的酚醛树脂基体不含溶剂,可采用热熔预浸工艺制备预浸料,然后通过缠绕-模压法成型复合材料;还可采用RTM、VATM和RFI工艺浸渍增强体,经热固化成型复合材料。上述制备方法不仅环境友好、资源节约,而且简化了制备流程,获得的产品尺寸精度高、批次稳定性好。

三、主要性能指标

(1)树脂固化温度≤200℃;

(2)树脂固化物800℃残炭率(N2)≥73%;

(3)碳布复合材料拉伸强度≥500 MPa,层间剪切强度≥28 MPa;

(4)碳布复合材料线性烧蚀率≤0.025 mm/s。

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