صفحه اصلی > نمایشگاه > محتوای

کاربرد نیترید بور شش ضلعی در پلی آمید

Feb 21, 2020

خواص پلی آمید

پلی آمید (PI) به دلیل پایداری عالی حرارتی ، خواص مکانیکی و خواص دی الکتریک بسیار مورد استفاده در دستگاه های میکروالکترونیکی ، بسته بندی الکترونیکی ، هوافضا و سایر زمینه ها است. با این حال ، PI سنتی همچنین دارای نقص هدایت حرارتی ضعیف است. هنگامی که از آن به عنوان پکیج الکترونیکی یا وسیله الکترونیکی استفاده می شود ، نمی تواند گرما را به موقع از بین ببرد ، که این امر به طور جدی بر عملکرد و طول عمر دستگاه تأثیر می گذارد. بنابراین ، بهبود هدایت حرارتی PI ضمن حفظ خصوصیات جامع عالی PI ، توجه بسیاری از افراد را به خود جلب کرده است. در حال حاضر ، پر کردن پرکننده رسانای حرارتی یکی از روش های اصلی برای بهبود هدایت حرارتی پلیمر است. (عکس. 1)

1536039407910657

شکل 1 و صفحه پلیمید

مکانیسم انتقال حرارت از بسته بندی هدایت گرما

اصل انتقال حرارت از PI انتقال حرارت: ضریب هدایت گرما در داخل جامد عمدتا فونون یا الکترون است (در دی الکتریک ، انتقال گرما با لرزش مشبک محقق می شود ، انرژی لرزش مشبک اندازه می گیرد ، و به کوانتوم لرزش شبکه فونون می گویند. ) کریستالهای غیر فلزی معدنی معمولاً توسط مفهوم فونون از طریق لرزش حرارتی و هدایت گرما دانه های مرتب مرتب توصیف می شوند. از آنجا که غیر کریستال ها را می توان به عنوان کریستال با دانه های بسیار ریز در نظر گرفت ، از مفهوم فونون نیز می توان برای آنالیز انتقال حرارت غیر کریستالی استفاده کرد ، اما هدایت حرارتی آن به مراتب پایین تر از کریستال است. اکثر پلیمرها سیستمهای اشباع شده بدون الکترون آزاد هستند ، افزودن پرکننده های رسانای حرارتی بالا به پی ، روش اصلی برای بهبود هدایت حرارتی آن است. پرکننده های هدایت گرما در PI پراکنده شده و با یکدیگر تماس می گیرند تا یک شبکه رسانای گرما تشکیل شود ، به طوری که گرما می تواند به سرعت در امتداد "شبکه هدایت گرما" منتقل شود ، به منظور بهبود هدایت حرارتی PI ، همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است.

پرکننده هدایت حرارت معمولی

پرکننده های انتقال حرارت معمولی شامل:

☆ فلز (نقره ، مس ، آلومینیوم و غیره)

☆ مواد کربن (گرافیت ، نانولوله های کربن ، الیاف کربن و غیره)

particles ذرات هدایت گرای معدنی (آلومینا ، نیترید آلومینیوم ، تیتانات ، کاربید سیلیکون ، اکسید سیلیکون ، نیترید بور و غیره)

نیترید بور پرکننده ایده آل برای تهیه مواد با هدایت حرارتی بالا ، ثابت بودن و از بین رفتن دی الکتریک کم ، مقاومت در برابر اکسیداسیون عالی و مقاومت در برابر خوردگی است.

خواص نیترید بور شش ضلعی

نیترید بور کریستالی است که از اتم های نیتروژن و بور تشکیل شده است. ترکیب شیمیایی 43.6٪ بور و 56.4٪ نیتروژن است. چهار نوع مختلف وجود دارد: نیترید بور شش ضلعی (h-BN) ، نیترید بور رومبوجیتال (r-BN) ، نیترید بور مکعب (c-BN) و وورتزیت نیترید بور (w-bn). در میان آنها ، ماده نیترید بور شش ضلعی (شکل 2) دارای موارد زیر است:

strength استحکام مکانیکی بالا ، نقطه ذوب بالا و هدایت حرارتی بالا

co ضریب اصطکاک بسیار کم

ins عایق خوب

constant ثابت و اتلاف دی الکتریک پایین

nit نیترید بور شش ضلعی می تواند در دمای بالای 800 ℃ در هوا مقاومت کند ،

nit نیترید بور شش ضلعی را می توان در یک ساختار دو بعدی شبیه به گرافن بنام "گرافن سفید" تهیه کرد که دارای خواص بسیار خوبی مانند گرافن است.

بنابراین ، هگزاگونیترید بور یک ماده پرکننده عالی PI حرارتی است ، که در زمینه کامپوزیت های PI حرارتی کاربرد گسترده ای دارد.

1536039661280493

شکل 2 پودر نیترید بور شش ضلعی و فیلم پلی آمید

تهیه کامپوزیت نیترید بور شش ضلعی / پلی آمید

پراکندگی یکنواخت پرکننده های رسانای حرارتی در ماتریس پلیمری برای تهیه کامپوزیت های ماتریس پلیمری ، به ویژه برای بهبود خواص کامپوزیت ها بسیار مهم است. هدف از روش های مختلف پراکندگی مورد استفاده در تهیه کامپوزیت های ماتریس پلیمری ، پرکردن پرکننده ها در ماتریس است. در حال حاضر ، کامپوزیت های PI / BN بیشتر توسط مخلوط کردن فاز مایع تهیه می شوند ، که عمدتاً شامل مخلوط کردن محلول و پلیمریزاسیون درجا است.

(1) مخلوط راه حل

مخلوط کردن محلول اغلب به استفاده از تعداد زیادی حلال نیاز دارد. به دلیل ساختار و خصوصیات شیمیایی BN ، BN نمی تواند در حلال حل شود و فقط می توان در حلال پراکنده شد تا یک پراکندگی یکنواخت تشکیل شود. پراکندگی های متداول BN شامل آب ، اتانول ، ایزوپروپانول و غیره است. حلالهای PI معمولی شامل تری کلرومتان ، دی متیل سولفوکسید ، دی متیلفورامید ، دی متیل استامید و غیره است. به منظور برقراری ارتباط بهتر BN و PI با یکدیگر ، BN اغلب تحت درمان قرار می گیرد ، مانند عملکردی ، عملیات سطح بندی و غیره ، و سپس مخلوط می شود

(2) پلیمریزاسیون درجا

پلیمریزاسیون درجا روشی جدید برای تهیه نانوکامپوزیت ها است که با پلیمریزاسیون مونومرها (یا الیگومرها) در حضور پرکننده ها مشخص می شود. پلیمریزاسیون درجا می تواند تعامل بین پرکننده ها و پلیمرها را تقویت کند ، که موثرترین روش برای پراکندگی پرکننده ها در ماتریس پلیمر است. بسیاری از مواد کامپوزیت توسط پلیمریزاسیون درجا تهیه می شوند. کامپوزیت های تهیه شده توسط پلیمریزاسیون درجا خواص مکانیکی بهتری و آستانه نفوذ پایین تر از آنهایی که با اختلاط محلول یا مخلوط مکانیکی تهیه شده نشان دادند. پلیمریزاسیون درجا همچنین نقش مهمی در کامپوزیت های PI / BN ایفا می کند. در مرحله اول ، PAA (پیشرو PI) / BN توسط پلیمریزاسیون درجا مونومر PI (دیان هیدرید یا تتراسید و دیامین) و BN تهیه شد ، سپس کامپوزیت های pi / BN با واکنش ایمنی تهیه شد ، و یا ابتدا PAA توسط پلیمریزاسیون سنتز شد ، سپس pi / کامپوزیت های BN پس از مخلوط کردن با BN توسط پلیمریزاسیون درجا تهیه شدند.

عوامل اصلی مؤثر بر خواص کامپوزیت h-BN / PI

هدایت حرارتی کامپوزیت h-BN / PI عمدتاً به ماتریس PI ، h-BN و رابط تشکیل شده توسط آنها بستگی دارد ، در حالی که میزان h-BN ، اندازه ذرات ، هندسه ، اصلاح سطح و پر کردن کامپوزیت بر هدایت حرارتی تأثیر می گذارد. از PI

(1) مقدار H-BN

هنگامی که مقدار h-BN اندک است ، h-BN کاملاً توسط pi پیچیده می شود و بیشتر ذرات h-BN نمی توانند مستقیماً با یکدیگر تماس بگیرند. در این زمان ، ماتریس PI به سد جریان گرما بین ذرات BN تبدیل می شود ، که انتقال فونون BN را محدود می کند. با افزایش محتوای h-BN ، BN به تدریج یک شبکه انتقال حرارت پایدار را در ماتریس تشکیل می دهد ، در این زمان ، هدایت حرارتی به سرعت افزایش می یابد.

(2) اندازه ذرات و هندسه h-BN

هنگامی که مقدار BN یکسان باشد ، ذرات نانو برای بهبود هدایت حرارتی PI از ذرات ریز بهتر هستند. اثر کوانتومی نانوذرات باعث می شود تعداد مرزهای دانه افزایش یابد ، به طوری که ظرفیت حرارتی خاص افزایش می یابد و پیوندهای کووالانسی به پیوندهای فلزی تبدیل می شوند و هدایت گرما از لرزش مولکولی (یا مشبک) به انتقال گرما الکترونی منتقل می شود ، بنابراین هدایت حرارتی نانوذرات نسبتاً بالاتر است. در عین حال ، اندازه ذرات نانوذرات اندک است و تعداد نانوذرات آن بزرگ است ، در نتیجه یک سطح خاص خاص ایجاد می شود که به راحتی می توان یک شبکه هدایت حرارتی موثر را در ماتریس تشکیل داد ، بنابراین می تواند باعث بهبود حرارتی شود هدایت PI. در مورد ذرات میکرون ، سطح ویژه پرکننده کننده گرما با اندازه ذرات بزرگ و همین مقدار پرکننده BN کوچکتر است و پیچاندن آن توسط چسب کار ساده ای نیست ، بنابراین احتمال اتصال با یکدیگر بزرگتر است (این شکل گیری یک مسیر هدایت گرما موثر) که منجر به بهبود هدایت حرارتی چسب می شود آسان تر است. علاوه بر این ، هنگامی که محتوای BN یکسان باشد ، احتمالاً شبکه هدایت گرما که توسط همان پرکننده با هندسه مختلف در ماتریس تشکیل شده متفاوت است ، و شبکه هدایت گرما که توسط پرکننده هدایت گرما با نسبت قطر طول بزرگتر تشکیل شده ، آسانتر است. که منجر به بهبود هدایت حرارتی ماتریس می شود. در یک کلام ، انتخاب اندازه ذرات باید متوسط ​​باشد ، نه خیلی بزرگ باشد و نه خیلی کوچک

(3) اصلاح سطح h-BN

به دلیل اختلاف قطبی بین ماتریس BN و PI ، سازگاری ماتریس BN و PI ضعیف است ، BN به راحتی در ماتریس PI جمع می شود. علاوه بر این ، سطح BN به دلیل کشش سطح بالای آن ، خیس توسط ماتریس PI دشوار است و بین رابط های فاز حفره و نقص وجود دارد ، در نتیجه مقاومت حرارتی رابط افزایش می یابد. بنابراین ، اصلاح سطح ذرات BN پرکننده معدنی می تواند پراکندگی آن را کاهش دهد ، نقص رابط را کاهش دهد ، استحکام باند اتصال رابط را افزایش دهد ، پراکندگی فونون ها در رابط را مهار کرده و مسیر آزاد سازی فونون ها را افزایش دهد ، بنابراین باعث بهبود هدایت حرارتی می شود سیستم

(4) پر کردن مرکب از H-BN

علاوه بر معرفی BN ، پرکننده های دیگری با خواص عالی برای بدست آوردن پرکننده های کامپوزیت BN به ترکیب با BN معرفی می شوند ، که به کانون تحقیقاتی دیگر کامپوزیت های رسانای حرارتی BN تبدیل شده است. با استفاده از اثر هم افزایی بین پرکننده های مختلف و ساخت شبکه انتقال حرارت ، پرکننده های کامپوزیت BN اغلب می توانند خواص جامع بهتری نسبت به پرکننده های منفرد BN بدست آورند. به عنوان مثال ، یک بسته بندی یک بعدی و ترکیب BN دو بعدی ، BN و ترکیب بسته بندی رسانا ، BN تک بعدی و ترکیب بسته بندی دو بعدی و غیره.