本书为“低维材料与器件丛书”之一。低维材料，由于其自身的导热性质及结构可控性，一直以来在热管理方面得到了很好的应用。低维碳基材料具有优异的导热性能，可以广泛应用于芯片、电子元器件、电源系统、大功率发光二极管（LED）等散热与管理。本书是基于作者及团队在低维材料的导热性能及其热管理应用领域十几年研究成果的总结，并对国内外该领域最新研究进展进行了综述和系统分析，重点阐述了各种低维高导热碳材料的制备与应用，并对其他纳米碳材料在热管理方面的应用进行了归纳与总结，最后探索了相变储能材料及其应用、电子封装与热管理工程、碳基芯片界面传热材料与技术、消费电子产品热管理技术等，对该领域的研发具有一定的学术价值。
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先后承担过6项国家自然科学基金面上项目和2项重点项目，是国家纳米研究重大计划（973）首席科学家。获国家技术发明二等奖。
目录
总序
前言
第1章 绪论 1
1.1 热管理工程 1
1.1.1 电子设备的热管理 1
1.1.2 汽车热管理系统 2
1.1.3 混合动力装甲车的热管理 7
1.1.4 半导体器件的热管理 8
1.1.5 LED的热管理 10
1.2 低维高导热材料的应用潜力 13
1.2.1 低维纳米材料的热学性能 13
1.2.2 低维高导热材料的应用前景 15
1.3 热管理设计应用 15
1.3.1 新型电池热管理 16
1.3.2 大功率半导体激光器的散热 18
1.3.3 新能源汽车热管理 21
1.3.4 航天器热控技术 22
参考文献 25
第2章 低维材料传热性能测量 29
2.1 传热学基础 29
2.1.1 传导 30
2.1.2 对流 30
2.1.3 辐射 30
2.2 热导率的稳态法测试 31
2.2.1 各向同性固体热导率的稳态法测试 31
2.2.2 各向同性黏性液体、黏弹性体和弹性体的热导率稳态法测试 32
2.2.3 稳态法：拉曼法 34
2.3 热导率的非稳态法测试 35
2.3.1 激光闪射法 35
2.3.2 Angstrom法 37
参考文献 40
第3章 热管理模拟 42
3.1 热传导原理 42
3.1.1 傅里叶定律 42
3.1.2 非傅里叶传热 42
3.1.3 低维传导现象 47
3.2 热传导数值计算方法 48
3.2.1 声子输运 48
3.2.2 有限元分析 53
3.2.3 蒙特卡罗模拟 55
3.3 低维热传导有关计算 56
3.3.1 固相热界面体系 56
3.3.2 固相多孔介质体系 58
3.3.3 微观固液体系 63
3.4 热系统器件的热管理建模 68
3.4.1 宏观与介观器件 69
3.4.2 系统网络模型 71
3.4.3 系统疲劳与失效 74
3.5 热管理模拟应用实例 76
参考文献 79
第4章 低维高导热碳材料：石墨烯、碳纳米管、泡沫碳 85
4.1 石墨烯的导热性能及其应用 86
4.1.1 石墨烯制备的主要方法 88
4.1.2 石墨烯导热薄膜的制备工艺与导热性能 95
4.1.3 石墨烯薄膜在散热领域中的应用 98
4.2 碳纳米管的导热性能与应用 104
4.2.1 碳纳米管的结构 104
4.2.2 碳纳米管的热学性能 105
4.2.3 碳纳米管在热管理领域中的应用 111
4.3 泡沫碳的制备与热管理应用 116
4.3.1 泡沫碳的制备 118
4.3.2 泡沫碳的导热性能 125
4.3.3 泡沫碳在热管理领域中的应用 133
参考文献 140
第5章 人造金刚石薄膜、类金刚石碳膜 148
5.1 人造金刚石薄膜的制备与性能 150
5.1.1 人造金刚石薄膜的制备 150
5.1.2 人造金刚石薄膜的性能 160
5.2 类金刚石碳膜的制备与性能 161
5.2.1 类金刚石碳膜的制备方法 162
5.2.2 类金刚石碳膜的生长机理 166
5.2.3 类金刚石碳膜的性能 166
5.3 导热应用 169
5.3.1 人造金刚石薄膜的导热应用 169
5.3.2 类金刚石碳膜的导热应用 170
参考文献 174
第6章 纳米氧化物、碳化物与氮化物导热材料 181
6.1 主流导热粉体填料 182
6.1.1 氧化铝 182
6.1.2 碳化硅 185
6.1.3 氮化硅 186
6.1.4 氮化铝 190
6.1.5 氮化硼 193
6.2 影响复合材料热导率的因素 198
6.2.1 填充率 198
6.2.2 形貌 200
6.2.3 粒度级配 203
6.2.4 偶联剂 205
参考文献 207
第7章 相变储能材料及其应用 212
7.1 相变储能原理 213
7.2 纳米相变储能材料 214
7.2.1 无机纳米相变储能材料 214
7.2.2 有机纳米相变储能材料 216
7.2.3 复合纳米相变储能材料 217
7.2.4 碳基纳米相变储能材料 218
7.3 液态金属 223
7.3.1 液态金属及其性能 223
7.3.2 液态金属热界面材料 225
7.3.3 液态金属相变材料 225
7.3.4 液态金属先进热控与能源技术 226
7.4 相变储能应用 227
7.4.1 太阳能热利用 227
7.4.2 航天热控 228
7.4.3 建筑节能 229
7.4.4 工业余热回收 230
7.4.5 电池热管理 231
7.4.6 医学领域 233
7.4.7 智能调温纺织品 234
参考文献 236
第8章 电子封装与热管理工程 242
8.1 面向半导体封装应用的热界面材料与零部件 242
8.1.1 热界面材料 242
8.1.2 热管理的零部件 245
8.2 集成电路封装及其发展趋势 251
8.2.1 集成电路简介 251
8.2.2 半导体制造工艺流程 252
8.2.3 集成电路封装工程 252
8.2.4 芯片电学互连 253
8.2.5 半导体的典型封装工艺 255
8.3 先进封装 257
8.3.1 先进封装的要素 258
8.3.2 先进封装与SiP的异同 260
8.3.3 先进封装技术 260
8.4 LED封装 283
8.4.1 引言 283
8.4.2 LED封装的基本原理与发展趋势 286
8.4.3 大功率LED封装模块的热管理 290
8.4.4 LED封装应用设计 295
参考文献 296
第9章 碳基芯片界面传热材料与技术 301
9.1 大功率芯片封装及界面传热架构设计 301
9.1.1 大功率芯片封装/散热架构分析 301
9.1.2 热界面材料基本概念 302
9.1.3 大功率芯片封装用热界面材料发展现状 303
9.2 碳基热界面材料制备工艺及性能 304
9.2.1 随机共混结构 304
9.2.2 搭接型三维结构 307
9.2.3 连续型三维结构 310
9.2.4 高顺向垂直排列结构 312
9.2.5 三维结构表面修饰 320
9.3 碳基热界面材料在芯片热控领域的机遇与挑战 322
参考文献 324
第10章 消费电子产品热管理技术 329
10.1 智能手机等消费电子产品的热管理 329
10.1.1 智能手机散热的紧迫性 331
10.1.2 智能手机热设计的主要挑战 332
10.1.3 消费电子产品热管理理念：稳态散热设计和瞬态散热设计 334
10.1.4 立体散热设计与散热元件 338
10.2 低维碳材料在消费电子产品热管理中的应用 339
10.2.1 石墨导热膜 339
10.2.2 VC均热板中的低维碳材料 349
参考文献 353
关键词索引 357
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