一种基于气凝胶三维负载网络的静电防护智能封装材料

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随着科技的不断发展和电力变换需求的逐步提升,电力电子器件向高温、高电压、高频率和大电流方向快速发展,器件封装的拓扑结构设计也逐渐朝着微型化及高功率密度方向演变,对绝缘封装材料的静电防护和热管理能力提出了更严苛的要求。受大自然中生物适应极端环境启发,本项目设计了一种新型智能封装材料,以海藻酸钠气凝胶作为内置三维网络,负载在该网络上的碳化硅构成了电荷消散和声子传递的通道。最终制备的复合材料具有根据空间电场情况自适应调整电气性能参数的非线性电导特性,在工况下的常规电场水平时保持绝缘状态,在异常过高的电场下切换至高电导率模式以自适应地消散电荷,避免静电危害。此外这种智能封装材料还具有优异的导热性能(3.86 W/mK,纯环氧树脂的导热系数为0.21 W/mK),升降温试验结果显示该智能封装材料具有优秀的热管理性能。最后我们将该材料与传统环氧树脂封装材料分别作为发光二极管的引脚保护材料,通过冲击电压测试结果验证了该智能封装材料对于静电放电保护的有效性。本项目所介绍的智能复合材料结合了非线性导电特性、高热能管理能力和低填料含量等优势,为下一代电子器件的封装材料提供了高效的解决方案。