沥青基碳纤维热导率的间接法测量

吴 晃 叶 崇 刘洪波 刘金水 李轩科

（湖南大学材料科学与工程学院，先进炭材料研究中心，长沙 410082）

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随着电子及通讯技术的迅猛发展，电子器件的高频、高速以及大规模集成电路的密集和小型化，使得单位容积电子器件的发热量迅速增大，传统的散热材料已经不能完全满足要求，而以碳纤维作为增强体的高导热复合材料具有无可比拟的优势，可以用于电气元件及集成电路等的散热［1－4］。热导率的精确测定，对于开展高性能碳纤维的制备及其应用研究具有十分重要的指导作用。目前，碳纤维单丝热导率的测试方法主要有：直接测试法［5－11］和间接测试法［12－14］。间接测试法是指通过“四探针法”直接测量纤维的电阻值，从而算得电阻率，再通过经验公式计算得到热导率值。相比于直接测试法，间接测试法制样简单、测试周期短、效率高，已被国内外学者广泛采用［15－18］，但电阻率与热导率之间的对应关系至今尚未有一个公认的通用公式，常用的经验公式主要有以下3个：

袁观明［21］研究了不同热处理温度带状纤维的室温轴向电阻率，结果表明当热导率在600 W／（m·K）以上时，3个公式得到的值差异较大，当热导率在100～600 W／（m·K）时，3个公式得到的值比较接近。目前对于不同热导率值的碳纤维与3个经验公式适用性之间的研究尚未见报道。本文通过采用间接法测试得到商品化的6种沥青基碳纤维单丝的轴向电阻率，再代入上述3个公式计算出热导率，并与生产厂商公布的热导率值进行比较，筛选出计算值与公布值最接近的经验公式，以期为国内外同行提供一定的数据参考。……