صفحه اصلی > نمایشگاه > محتوای

بررسی کاربرد پرکننده های هادی حرارتی مختلف

Dec 24, 2020

پرکننده های هادی حرارتی عمدتاً به ذرات نامنظم، مانند کروی، کروی، فلاکی، فیبری و مانند آن تقسیم می شوند. ریولوژی آن ها تأثیر زیادی بر هدایت حرارتی دارد. شکل منظم به تجمع فضا در طول پر کردن مساعد است و می تواند هدایت حرارتی را بهبود بخشد.

با توجه به حامل های مختلف، انواع هدایت گرما را می توان به هدایت گرمای فونون، هدایت گرمای الکترون و هدایت گرمای الکترون تقسیم کرد. هدایت گرمای فونون عمدتاً با لرزش کریستال تحقق می یافته است. برای پلیمرهای بدون الکترون آزاد، هدایت گرمای فونون راه اصلی هدایت گرما است. با این حال، به دلیل سیم پیچ نامنظم بسیاری از زنجیره های پلیمری، بلوری بودن آن ها کم است که اساساً به گروه ها و پیوندهای زنجیره ای بستگی دارد به دلیل تأثیر پراکنده ارتعاش زنجیره مولکولی بر فونون، هدایت حرارتی پلیمر کم است، بنابراین به پرکننده هادی حرارتی با هدایت حرارتی بالا نیاز است.

این که آیا پرکننده ها می توانند در ماتریس با یکدیگر همپوشانی داشته باشند تا یک مسیر هدایت حرارتی مؤثر را تشکیل دهند، کلید هدایت حرارتی عالی مواد کامپوزیتی است. لپینگ پرکننده های کروی عمدتاً به افزایش نسبت پرکننده ها بستگی دارد تا آن ها با یکدیگر تماس برقرار کنند، در حالی که پرکننده های پولک نسبت ضخامت قطر بالاتری دارند و مساحت همپوشانی مؤثر بزرگتر، که برای انتقال گرما مساعد است؛ به دلیل نسبت بالای طول به قطر، پرکننده های فیبری آسان تر به دامان، به طوری که برای رسیدن به هدایت گرما. علاوه بر این، با توجه به ساختار خاص خود، مزایای منحصر به فرد خود را در بهبود خواص مکانیکی نیز دارد.

شکل پرکننده ها تأثیر خاصی بر توزیع پرکننده ها در ماتریس، خواص حرارتی و مکانیکی کامپوزیت ها دارد. پرکننده های هادی حرارتی پراکنده شده در ماتریس پلیمر دانه ای، شل و فیبری هستند.

پرکننده دانه ای

پرکننده دانه ای بیشترین چگالی فله نظری را دارد که می تواند نقطه تماس بین پرکننده ها را افزایش دهد و کامپوزیت ها را هدایت حرارتی خوبی داشته باشد. لاستیک سیلیکون عایق هادی حرارتی با نیترید بور دانه ای به عنوان پرکننده تهیه شد. اثراتبور نیتریداندازه و اندازه ذرات بر روی هدایت حرارتی لاستیک متیل وینیل سیلیکون مورد مطالعه قرار گرفت. مشخص می شود که هدایت حرارتی کامپوزیت می تواند به ۲٫۵ وات / (m · برسد K) و مقاومت کششی 1.19mpa زمانی که محتوای کل BN 150 phr است. 

AlN یک بلور اتمی با ضریب انبساط کم، استحکام بالا، سختی بالا و هدایت حرارتی بالا است. وی یونگ کیانگ و همکارانش. با استفاده از نیترید آلومینیوم اندازه دو ذرات برای پر کردن رزین اپوکسی، تاثیر محتوای ذرات نیترید آلومینیوم و پر کردن درجه بندی بر هدایت حرارتی کامپوزیت مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج نشان داد که نسبت جرم 20 μ متر به 3 μ متر 4 / 6، محتوای پرکننده 60 درصد و هدایت حرارتی 373/1 وات / (m · ک) که ۳۰٪ بیشتر از سایر محصولات مشابه بود.

سیلیکون نیترید دارای عایق الکتریکی عالی, هدایت حرارتی تا 180W / (متر · K) و قدرت بالا. او و همکارانش. کامپوزیت هدایت حرارتی پودر رزین اپوکسی و نیترید سیلیکونی را به روش پرس گرم آماده کرد. هنگامی که کسر جرمی پرکننده تنها ۳۰٪ بود، و اندازه ذرات رزین اپوکسی ۲ میلی متر بود، هدایت حرارتی ماده می توانست به ۱٫۸W / (m · برسد. ک). ذرات هدایت کننده حرارتی پودر رزین اپوکسی را احاطه کرده و مقاومت حرارتی رابط را کاهش دادند. علاوه بر این، ماده دارای ثابت دی تریک پایین تر و از دست دادن است.

بسته بندی فلاکی

به طور کلی پرکننده های پولک دارای سطح خاص بالاتری هستند و تشکیل کانال های هدایت گرمای فونون در ماتریس پلیمر آسان تر هستند که برای بهبود هدایت حرارتی مفید است. هدایت حرارتی کامپوزیت های بور نیترید / پلی بنزوکسازین 5/32 وات / (متر · ک) زمانی که محتوای پرکننده (کسر حجم) 5/78 درصد بود. یکی از دلایل مهمی که پرکننده ها می توانند به پرکننده های بالا دست یابند این است که پرکننده های انتخاب شده نیترید بور پولک هستند که هادی حرارتی بالا و wettability خوبی دارد و پر کردن آن در تعداد زیادی آسان است.

Yu Wei et al. کامپوزیت های نایلون 6 همگن را با نانوفلک های گرافن به روش مخلوط سازی مکانیکی آماده کردند و خواص فیزیکی حرارتی آن را اندازه گیری کردند. نتایج نشان می دهد که نانوشیشه های گرافن می توانند هدایت حرارتی کامپوزیت ها را تا حد زیادی بهبود بخشند. هنگامی که کسر حجمی نانو ورق های گرافن تنها ۱٪ است، هدایت حرارتی سیستم کامپوزیت ۴۲٫۶٪ افزایش می یابد، و هدایت حرارتی سیستم کامپوزیت به ۴٫۱۱w / (m · می رسد. ک) هنگامی که کسر حجم به ۲۰٪ می رسد که بیش از ۱۵ برابر بیشتر است.

آلومینا فلاکی نوع جدیدی از آلومینا ویژه با ساختار شش ضلعی لامللار و نسبت ضخامت قطر بزرگ است. بر اساس حفظ خواص عالی آلومینا, این خواص نیز آن را به دست آوردن برخی از فعالیت های سطحی, چسبش عالی و اثر محافظ عالی. Feng Zhenjun et al. بررسی تاثیر ریولوژی Al2O3 بر هدایت حرارتی کامپوزیت های ماتریس رزین اپوکسی. هدایت حرارتی اشکال مختلف Al2O3 بسیار متفاوت است. هنگامی که محتوای پر کردن تنها 15٪ است، هدایت حرارتی کامپوزیت Al2O3 ورق شکل است به عنوان بالا به عنوان 0.962w / (متر · K) که ۱۲۷٪ بالاتر از پرکننده دانه ای Al2O3 است. هدایت حرارتی کامپوزیت ها می تواند به 1.52w / (متر · برسد K) هنگامی که مقدار پولک Al2O3 30٪ است.

پرکننده فیبری

پرکننده های فیبری عمدتاً شامل نانولوله های کربنی، الیاف کربنی، ویسکرهای کاربید سیلیکونی، الیاف شیشه ای و غیره هستند. هر چه نسبت قطر طول پرکننده ها بیشتر باشد و مقدار پرکننده ها بیشتر باشد، پرکننده ها راحت تر با یکدیگر تماس می گیرند و یک مسیر هدایت گرمایی مداوم در ماتریس تشکیل می دهند، تا هدایت حرارتی کامپوزیت بهبود یابد. علاوه بر این، پرکننده های فیبری به دلیل افزایش پرکننده ها به دلیل ساختار منحصر به فرد شان می توانند به طور مؤثری کاهش شدید خواص مکانیکی را کاهش دهند.

نانولوله های کربنی (CNTs) ساختارهای لوله ای تشکیل شده از نانولوله های کربنی تک دیواره (SWCNTs) و نانولوله های کربنی چند دیواره (MWCNTs) هستند. با توجه به هدایت حرارتی محوری بالا، مقدار کمی از نانولوله های کربنی می توانند به طور قابل توجهی هدایت حرارتی کامپوزیت ها را بهبود بخشند. لیو جونفنگ و همکارانش. بهبود هدایت حرارتی نانولوله های کربنی / گریس سیلیکون هادی حرارتی، و انجام اسیدی شدن و استراسیون درمان بر روی نانولوله های کربنی. تحقیقات نشان می دهد که درمان استریفیکاسیون می تواند پراکنده شدن نانولوله های کربنی در گریس سیلیکونی هادی حرارتی را ترویج کند و به این ترتیب ترکیب مسیر هدایت گرما را ترویج کند، و مقاومت حرارتی تماسی بین این دو را کاهش دهد، تا هدایت حرارتی گریس سیلیکونی هادی حرارتی بهبود یابد. هنگامی که کسر جرمی CNTs ۲٪ باشد، هدایت حرارتی نزدیک به ۱۰۰٪ افزایش می یابد.

فیبر کربن نوعی ماده گرافیت میکروکریستالی است که از الیاف آلی مانند میکروکریستال گرافیت پولک در طول جهت محوری فیبر تشکیل شده است. با کربنیزاسیون و گرافیتیزاسیون به دست می آید. دارای ویژگی های سبک وزن، استحکام بالا، مدول بالا، مقاومت به خوردگی و هدایت خوب و هدایت گرما است. Xu Renxin آماده فیبر کربن کوتاه / AlN / اپوکسی رزین کامپوزیت های هادی حرارتی توسط فرایند ریخته گری، و بررسی خواص حرارتی، الکتریکی و مکانیکی کامپوزیت های هادی حرارتی. نتایج نشان می دهد که هدایت حرارتی 1.14 w / (m · ک) بدون اضافه کردن فیبر کربن، و افزایش می یابد به 1.45 w / (متر · ک) زمانی که حجم فیبر کربن تنها ۱٫۸٪ باشد. علاوه بر این، مقاومت الکتریکی و انرژی خمش 1010.0 Ω هنوز هم بهبود یافته است، اما مقاومت سطح و انرژی خمش هنوز تا 1013 Ω.

ویسکر SiC نوعی فیبر تک کریستالی است که نقص شبکه ای کمی دارد و نسبت جنبه خاصی دارد. دارای هدایت حرارتی خوب، خواص مکانیکی عالی، استحکام بالا و مقاومت در برابر دمای بالا است. Guo Peirong et al. کامپوزیت های هادی حرارتی آماده شده پر شده با پرکننده تک و کامپوزیت با پلی پروپیلن به ترتیب به عنوان ماتریس، ذرات کاربید سیلیکون و ویسکر سیلیکون کاربید به عنوان پرکننده های هادی حرارتی. در همان مقدار پر کردن، هدایت حرارتی کامپوزیت های پر شده ویسکر همیشه بیشتر از کامپوزیت های پر از ذرات است. هنگامی که کسر جرمی پرکننده ۴۰٪ است، هدایت حرارتی سابق ۲۰٪ بیشتر از خواص مکانیکی بهتر دومی است.