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ABSTRACT

Contents

1. Introduction 8

2. Experimental 11

2.1. Preparation of Materials 11

2.2. Surface modification of BN 11

2.3. Fabrication of BN/epoxy composites 12

2.4. Characterization 12

3. Results and Discussion 14

4. Conclusion 43

Reference 43

국문 초록 52

List of Tables

Table 1. Composition of the C1s peak 20

Table 2. C₁ and C₂ values of fabricated composites. Each abbreviates corresponds to composites containing materials. 39

List of Figures

Fig. 1. Illustration of process for surface modification and used silanes. (a) Glycidoxypropyltrimethoxysilane, (b) Mercaptopropyltrimethoxysilane, (c) Aminopropyltriethoxysilane. 14

Fig. 2. FT-IR spectra of raw BN and surface modified BNs. (a) Overall FT-IR spectra of BNs, (b) Magnified area of FT-IR spectra marked out with the... 16

Fig. 3. XPS C1s deconvolution of surface modified BNs. (a) P-BN, (b) (P, G)-BN, (c) (P, M)-BN, (d) (P, A)-BN 18

Fig. 4. XPS Si2p deconvolution of surface modified BNs. (a) P-BN, (b) (P, G)-BN, (c) (P, M)-BN, (d) (P, A)-BN 22

Fig. 5. TGA curves of raw BN and surface modified BNs. 24

Fig. 6. TEM-EDS image of modified BNs. (a) P-BN, (b) (P, G)-BN, (c) (P, M)-BN, (d) (P, A)-BN 26

Fig. 7. TEM images of raw BN and surface modified BNs. (a) raw BN, (b) (P, G)-BN, (c) (P, M)-BN, (d) (P, A)-BN 28

Fig. 8. SEM cross section image of composites. (a) Raw epoxy, (b) R-BN/epoxy composites, (c) P-BN/epoxy composite, (d) (P, G)-BN/epoxy... 30

Fig. 9. Water contact angle of fillers. 32

Fig. 10. Thermal conductivities of fabricated composites. (a) Through plane thermal conductivity of composites, (b) In plane thermal... 34

Fig. 11. (a) Logarithm of thermal conductivity of fabricated composites, (b) comparison of measured thermal conductivities of composites with calculated... 36

Fig. 12. Mechanical properties of fabricated composites, (a) storage moduli of composites, (b) tan δ of fabricated composites 41

초록보기

 전자기기가 점차 소형화 집적화를 추구하면서, 더 많은 열의 발생을 일으켰고 방열 소재에 관한 수요가 증가하고 있습니다. 일반적으로 방열 소재는 가공성이 용이하고 가벼우며 저렴한 고분자 매트릭스에 열전도도가 높은 방열 필러가 첨가된 구성입니다. 일반적으로 방열 필러 자체는 높은 열전도도를 나타내지만 고분자 매트릭스와 상용성이 좋지 않아 열전도도를 효율적으로 상승시키지 못합니다. 이러한 문제를 해결하기 위해서 필러의 표면 개질 실험을 진행하였습니다.

Aggregate BN은 판상형의 BN을 뭉쳐놓은 형태로써 둥근 모양으로 복합체 물성에 등방성을 제공할 수 있고 필러의 크기가 커 high loading에 유리한 장점이 있습니다. 하지만 Aggregate BN 필러와 Hot-press 방식을 함께 사용할 경우 BN이 흩어져 원래 장점을 잃는 문제점이 있었습니다. 저는 이 문제점을 해결하기 위하여 세라믹 전구체인 Polysilazane을 aggregate BN 표면에 코팅하고 calcination 과정을 통해 Polysilazane의 세라믹화를 진행하였습니다. 그러자 세라믹의 특성인 강성이 필러에 부여되었고, 높은 압력을 가하는 Hot-press 공정을 거쳐도 원래의 형태를 유지하는 데에 성공하였습니다. 하지만 여전히 문제점이 남아있었습니다. 에폭시와 필러의 계면접착력이 좋지 않다는 것이었습니다. 저는 에폭시와 필러 사이의 계면 접착력을 향상시키기 위하여 에폭시와 상용성이 좋은 실란 커플링제를 함께 도입하는 것을 구상하였습니다. Polysilazane과 실란 커플링제를 개별적으로 도입할 경우 계면의 추가적인 생성으로 인해 역효과를 낼 수 있었으므로, 두 가지 물질을 반응시켜 한번에 도입하는 방법으로 추진하였습니다. Polysilazane과 실란 커플링제를 각각 가수분해시켜 실란올 형태로 만들었고 만들어진 실란올을 반응시켜 코팅 물질을 만들었습니다. 수직 방향과 수평 방향 모두에서 열 전도도와 저장 탄성률, 인장 강도의 향상을 확인할 수 있었습니다.

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