氮化铝/橡胶复合材料等效热导率数值计算

本文利用计算机生成不同的氮化铝（AlN）/橡胶复合材料等效结构单元，基于三维格子玻尔兹曼模型计算了复合材料的等效热导率。实验制备了ALN/橡胶复合材料，并测定了不同填充量下复合材料的热导率，用以验证模型的有效性。本文将LBM计算结果与实验结果及Maxwell、Bruggeman、Nielsen等模型进行了比较，发现本文数值计算结果与Maxwell模型吻合较好，相比较于Bruggeman模型与Nielsen模型更加接近实验值。本文研究了AlN颗粒尺寸及分布方式对复合材料导热性能的影响。结果表明：一定体积分数范围内，粒径较小的AlN颗粒填充橡胶复合材料的等效热导率较大，当体积分数增大到20%，粒径较大的复合材料内先开始形成导热网络，大大提高了热导率；随机分布比均匀分布方式下的复合材料的等效热导率大，不同的粒子空间分布结构是影响复合材料热导率的关键因素