Page 15 - 《精细化工》2020年第6期

第 37 卷第 6 期 精 细 化 工 Vol.37, No.6
202 0 年 6 月 FINE CHEMICALS June 2020

综论
碳纳米管/聚合物复合材料的导热模型进展

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2
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张萌萌 1,2 ，贾广跃 1,2 ，熊丽萍 ，何忠义 ，晏金灿 ，纪红兵
（1. 华东交通大学 材料科学与工程学院，江西 南昌 330013；2. 中山大学 惠州研究院，广东 惠州
516081）
摘要：综述了以聚合物为基体的碳纳米管复合材料导热模型，分析了复合材料热传导体系中碳纳米管（CNTs）
填料的作用机制，归纳了混合规则导热模型、均质模型、有效介质模型、非均质模型和随机分散模型等，并总
结了导热模型常用的数值计算方法。这些模型丰富了导热理论，可以对复合材料导热系数进行初步预测，但在
数值上都存在近似或者简化处理，对碳纳米管/聚合物复合材料预测广谱性较差。未来需要对分子尺寸和界面热
阻等影响导热系数的关键因素深入探究，改善数值和表征分析方法，以期为碳纳米管/聚合物复合材料的导热性
能的研究和设计提供参考，为其他复合材料导热性能的研究提供借鉴。
关键词：碳纳米管；聚合物；复合材料；导热性能；导热模型
中图分类号：TB332 文献标识码：A 文章编号：1003-5214 (2020) 06-1081-08

Progress on thermal conductivity models of

carbon nanotube polymer composites

1*
1,2
1,2
ZHANG Mengmeng , JIA Guangyue , XIONG Liping ,
1
2
2
HE Zhongyi , YAN Jincan , JI Hongbing
（1. School of Materials Science and Engineering, East China Jiaotong University, Nanchang 330013, Jiangxi, China;
2. Huizhou Research Institute, Sun Yat-Sen University, Huizhou 516081, Guangdong, China）
Abstract: Thermal conductivity models of polymer matrix carbon nanotube composites are reviewed. The
mechanism of carbon nanotubes (CNTs) as filler in composite thermal conduction system is analyzed. The
mixed rule, homogeneous, effective medium, heterogeneous, random dispersion models as well as the
calculation methods commonly used in thermal conduction are summarized. These models enrich the
thermal conductivity theory and can make preliminary predictions of the thermal conductivity of
composites, but there are approximate or simplified treatments in terms of numerical values. The prediction
of carbon nanotube polymer composites cannot be used widely. In the future, the key factors affecting
thermal conductivity, such as molecular size and interfacial thermal resistance, need to be further explored,
and numerical and characterization analysis methods should be improved. This review provides a reference
for research and design of thermal conductivity property of carbon nanotube polymer composites and other
composites.
Key words: carbon nanotubes; polymer; composites; thermal conductivity property; thermal conductivity
model

传统聚合物材料具有耐腐蚀、质轻、易加工以 聚合物材料的性能要求越来越多元化，聚合物材料
[1]
及成本低等优点，广泛地应用于日常生活和工业生 往往需要开发新的性能 。例如：聚合物材料导热
产中。随着人们对高质量生活的要求不断提高，对 系数（k m ）在 0.1~0.5 W/(m·K)之间，是热的不良导

收稿日期：2019-11-29; 定用日期：2020-03-20; DOI: 10.13550/j.jxhg.20191121
基金项目：广东省自然科学基金（2017A030310215，20201515011102）；惠州市天鹅计划领军人才项目（20151113012123406）；惠州
市科技计划重大专项（2016X0108008）
作者简介：张萌萌（1993—），女，硕士生。联系人：熊丽萍（1971—），女，教授，E-mail：helijia666@163.com。