导热高分子的导热机理导热模型(精)

导热高分子的导热机理

导热模型

学校名称： 华南农业大学 院系名称： 材料与能源学院 时 间： 2017年2月27日

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1. 导热模型

对于填充型高分子材料，除了导热机理的研究，许多研究者也提出了不少

导热模型对不同形状填料(粉末、粒子、纤维等)填充的两相体系导热材料的导热率进行预测，如Maxwell-Eucken , Bruggeman , Nielsen和Cheng-Vochen的两相模型理论以及其他一些模型理论如Russell,Jefferso和Peterson等。

1.1 Maxwell-Eucken方程

Maxwell采用势理论推导了在均匀连续介质中随机分布球形粒子填充复合材料的电导率计算公式，Eucken在其基础上将电导率换为热导率，得到Max-well-Eucken方程，如式(3)所示

Maxwell模型是最早的导热模型，在体系的填料量比较低时，这个模型能够很好地预测其热导性，但在分散相含量较高时，实验数据则与理论曲线有较大差异。出现这种差异的原因是Maxwell模型推导的前提就是分散相粒子在基体中极稀分散。

1.2 Bruggeman方程

Bruggeman在研究中发现，导热填料粒子的含量很高时，粒子间会出现相互堆积和相互作用。它采用微分的方法，对微小的增加量dv，推导出Maxwell方程的微分形式，如式(4)所示，对式(4)积分得Bruggeman方程，如式(5)所示。

1.3 Cheng-Vochen模型

在Tsao的概率模型基础上，Cheng假定填料的分布服从高斯分布，分布常数为基体相体积分数的函数，然后根据分布函数预测复合材料的热导率，模

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型的公式如式(6)一(8)所示。

2.4 Nielsen模型

Nielsen应用求解复合材料性能的常用公式H alpin-T sai作为复合材料热导率经验方程，如式(9)一(12)所示。

A和Vm在文献中有许多建议值。Nielsen模型考虑了粒子间的相互作用及填料粒子在聚合物基体中的聚集态和取向方式，因此也适用于短切纤维填充的导热有合材料。

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