[发明专利]石墨烯/环氧树脂复合热界面材料热导率的预测方法

权利要求书

1.石墨烯/环氧树脂复合热界面材料热导率的预测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，采用材料工作站打开graphene.xsd文件，设置晶格参数，构建石墨烯超胞模型；

步骤2，选择优化算法对石墨烯超胞模型进行几何优化，使石墨烯超胞模型达到平衡稳定状态；

步骤3，采用材料工作站打开xlink.pl交联脚本对双酚F型缩水甘油醚和三亚乙基四胺进行交联反应，得到环氧树脂分子链；

步骤4，建立石墨烯与环氧树脂的复合模型，选择优化算法对复合模型进行几何优化，使复合模型达到平衡稳定状态；

步骤5，对优化后的石墨烯/环氧树脂复合模型进行动力学模拟；

步骤6，根据动力学模拟得到所需参数，根据参数基于理论计算得到石墨烯与环氧树脂之间的界面热阻，并结合有效介质理论模型计算石墨烯/环氧树脂复合热界面材料的整体热导率。

2.根据权利要求1所述的石墨烯/环氧树脂复合热界面材料热导率的预测方法，其特征在于，步骤1中，材料工作站采用Materials Studio软件建立不同尺寸、不同层数以及不同功能化的石墨烯超晶胞模型，不同功能化是指对石墨烯表面进行不同的改性处理。

3.根据权利要求1所述的石墨烯/环氧树脂复合热界面材料热导率的预测方法，其特征在于，步骤2中，选择共轭梯度算法对石墨烯超晶胞进行几何优化。

4.根据权利要求3所述的石墨烯/环氧树脂复合热界面材料热导率的预测方法，其特征在于，选择共轭梯度算法对石墨烯超晶胞进行几何优化步骤如下：在Materials Studio的Forcite 模块Task栏选择Geometry optimization，More菜单的Algorithm栏选择Conjugate gradient，Forcefield栏选择COMPASS，Summation method选择Ewald，点击Run进行优化计算，随着计算步长的增加总的能量值趋于稳定时，得到收敛曲线，即得到相对稳定石墨烯超晶胞模型。

5.根据权利要求1所述的石墨烯/环氧树脂复合热界面材料热导率的预测方法，其特征在于，步骤3中，采用Materials Studio软件打开xlink.pl交联脚本文件，定义反应位点，运行脚本文件进行交联模拟，得到环氧树脂分子链。

6.根据权利要求5所述的石墨烯/环氧树脂复合热界面材料热导率的预测方法，其特征在于，得到环氧树脂分子链的具体步骤为：指定双酚F型缩水甘油醚和三亚乙基四胺两个单体的反应位点，即对反应原子进行重新命名；在Materials Studio的AC模块设置初始密度0.9g/cm³，构建每个单体有10个分子的无定型晶胞；运行xlink.pl交联脚本进行交联反应。

7.根据权利要求1所述的石墨烯/环氧树脂复合热界面材料热导率的预测方法，其特征在于，步骤4中，采用Materials Studio软件的AC模块设置初始密度为0.9g/cm³、选择COMPASS力场构建石墨烯与环氧树脂的复合模型；选择共轭梯度算法对复合模型进行几何优化，随着计算步长的增加总的能量值趋于稳定时，得到收敛曲线，即得到相对稳定复合模型。

8.根据权利要求1所述的石墨烯/环氧树脂复合热界面材料热导率的预测方法，其特征在于，步骤5中，对稳定的石墨烯/环氧树脂复合模型进行动力学模拟，具体步骤为：在Materials Studio的Forcite 模块进行Anneal和Dynamics计算，对计算后的模型两端加载热量，形成热流得到不同位置处的温度；Dynamics计算完后选择自相关函数收集原子轨迹，并对收集的轨迹数据进行分析研究声子的匹配性。

9.根据权利要求1所述的石墨烯/环氧树脂复合热界面材料热导率的预测方法，其特征在于，步骤6中，基于傅里叶定律计算得到石墨烯与环氧树脂之间的界面热阻，结合Maxwell-Garnett有效介质理论模型计算整体热导率，有效介质理论模型计算公式如下：

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其中，和分别是环氧树脂基体材料和石墨烯的热导率；和分别是石墨烯的体积分数和纵横比；和分别是石墨烯填料的直径和厚度，为界面热阻。