في السنوات الأخيرة ، تلقت الموصلية الحرارية لمنتجات المطاط اهتمامًا كبيرًا.تستخدم منتجات المطاط الموصلة حراريًا على نطاق واسع في مجالات الطيران والطيران والإلكترونيات والأجهزة الكهربائية لتلعب دورًا في التوصيل الحراري والعزل وامتصاص الصدمات.تحسين التوصيل الحراري مهم للغاية لمنتجات المطاط الموصلة حراريًا.يمكن للمواد المركبة المطاطية المحضرة بواسطة الحشو الموصّل حرارياً أن تنقل الحرارة بشكل فعال ، وهو أمر ذو أهمية كبيرة لتكثيف وتصغير المنتجات الإلكترونية ، فضلاً عن تحسين موثوقيتها وإطالة عمرها التشغيلي.
في الوقت الحاضر ، يجب أن تتمتع المواد المطاطية المستخدمة في الإطارات بخصائص توليد حرارة منخفضة وموصلية حرارية عالية.من ناحية أخرى ، في عملية تقسية الإطارات ، تم تحسين أداء نقل الحرارة للمطاط ، وزيادة معدل الفلكنة ، وتقليل استهلاك الطاقة ؛تقلل الحرارة المتولدة أثناء القيادة من درجة حرارة الهيكل وتقلل من تدهور أداء الإطارات الناتج عن درجات الحرارة الزائدة.يتم تحديد الموصلية الحرارية للمطاط الموصل حراريًا بشكل أساسي بواسطة مصفوفة المطاط وحشو موصل حراريًا.تعتبر الموصلية الحرارية للجسيمات أو حشو الموصل الحراري الليفي أفضل بكثير من الموصلية المطاطية.
الحشوات الموصلة حراريًا الأكثر شيوعًا هي المواد التالية:
1. مكعب بيتا طور نانو كربيد السيليكون (SiC)
يشكل مسحوق كربيد السيليكون على نطاق نانو سلاسل التوصيل الحراري الملامسة ، وهو أسهل في التفرع مع البوليمرات ، مما يشكل هيكلًا عظميًا للتوصيل الحراري لسلسلة Si-O-Si كمسار رئيسي للتوصيل الحراري ، مما يحسن بشكل كبير التوصيل الحراري للمادة المركبة دون تقليل المواد المركبة الخصائص الميكانيكية.
تزداد الموصلية الحرارية لمادة الإيبوكسي المركبة المصنوعة من كربيد السيليكون مع زيادة كمية كربيد السيليكون ، ويمكن أن يمنح كربيد السيليكون النانوي المادة المركبة الموصلية الحرارية الجيدة عندما تكون الكمية منخفضة.تزداد قوة الانحناء وقوة التأثير للمواد المركبة من كربيد السيليكون أولاً ثم تنخفض مع زيادة كمية كربيد السيليكون.يمكن أن يؤدي تعديل سطح كربيد السيليكون إلى تحسين الموصلية الحرارية والخصائص الميكانيكية للمواد المركبة بشكل فعال.
يحتوي كربيد السيليكون على خواص كيميائية مستقرة ، وموصلته الحرارية أفضل من حشوات أشباه الموصلات الأخرى ، كما أن توصيله الحراري أكبر من المعدن في درجة حرارة الغرفة.أجرى باحثون من جامعة بكين للتكنولوجيا الكيميائية بحثًا حول التوصيل الحراري لمطاط السيليكون المقوى بالألومينا وكربيد السيليكون.أظهرت النتائج أن الموصلية الحرارية لمطاط السيليكون تزداد مع زيادة كمية كربيد السيليكون.عندما تكون كمية كربيد السيليكون هي نفسها ، فإن الموصلية الحرارية لمطاط السيليكون المقوى بكربيد السيليكون بحجم الجسيمات الصغيرة أكبر من مطاط السيليكون المقوى بكربيد السيليكون بحجم الجسيمات ؛الموصلية الحرارية لمطاط السيليكون المقوى بكربيد السيليكون أفضل من مطاط السيليكون المقوى بالألومينا.عندما تكون نسبة كتلة الألومينا / كربيد السيليكون 8/2 والكمية الإجمالية 600 جزء ، فإن التوصيل الحراري لمطاط السيليكون هو الأفضل.
نيتريد الألومنيوم هو بلورة ذرية وينتمي إلى نيتريد الماس.يمكن أن يتواجد بثبات عند درجة حرارة عالية تصل إلى 2200 ℃.لديها موصلية حرارية جيدة ومعامل تمدد حراري منخفض ، مما يجعلها مادة صدمة حرارية جيدة.تبلغ الموصلية الحرارية لنتريد الألومنيوم 320 واط · (م · ك) -1 ، وهي قريبة من الموصلية الحرارية لأكسيد البورون وكربيد السيليكون ، وهي أكبر بخمس مرات من تلك الموجودة في الألومينا.قام باحثون من جامعة تشينغداو للعلوم والتكنولوجيا بدراسة التوصيل الحراري لمركبات المطاط المقوى بـ EPDM من نيتريد الألومنيوم.تظهر النتائج أنه: مع زيادة كمية نيتريد الألومنيوم ، تزداد الموصلية الحرارية للمادة المركبة ؛الموصلية الحرارية للمادة المركبة بدون نيتريد الألومنيوم هي 0.26 واط · (م · ك) -1 ، عندما تزداد كمية نيتريد الألومنيوم إلى 80 جزءًا ، تصل الموصلية الحرارية للمادة المركبة إلى 0.442 واط · (م · ك) -1 ، بزيادة قدرها 70٪.
الألومينا هو نوع من الحشو غير العضوي متعدد الوظائف ، والذي يتميز بتوصيل حراري كبير وثابت عازل كهربائي ومقاومة تآكل جيدة.يستخدم على نطاق واسع في المواد المركبة من المطاط.
اختبر باحثون من جامعة بكين للتكنولوجيا الكيميائية الموصلية الحرارية للألومينا النانوية / الأنابيب النانوية الكربونية / مركبات المطاط الطبيعي.أظهرت النتائج أن الاستخدام المشترك للألومينا النانوية والأنابيب النانوية الكربونية له تأثير تآزري على تحسين التوصيل الحراري للمادة المركبة ؛عندما تكون كمية الأنابيب النانوية الكربونية ثابتة ، تزداد الموصلية الحرارية للمادة المركبة خطيًا مع زيادة كمية الألومينا النانوية ؛عند 100 عند استخدام نانو ألومينا كحشو موصل حراريًا ، تزداد الموصلية الحرارية للمادة المركبة بنسبة 120٪.عند استخدام 5 أجزاء من الأنابيب النانوية الكربونية كمواد مالئة موصلة للحرارة ، تزداد الموصلية الحرارية للمادة المركبة بنسبة 23٪.عند استخدام 100 جزء من الألومينا و 5 أجزاء عند استخدام الأنابيب النانوية الكربونية كمواد مالئة موصلة حراريًا ، تزداد الموصلية الحرارية للمادة المركبة بنسبة 155٪.تستخلص التجربة أيضًا الاستنتاجين التاليين: أولاً ، عندما تكون كمية الأنابيب النانوية الكربونية ثابتة ، حيث تزداد كمية النانو ألومينا ، يزداد هيكل شبكة الحشو المتكون من جزيئات الحشو الموصلة في المطاط تدريجياً ، وعامل الفقد في المواد المركبة تزداد تدريجيا.عندما يتم استخدام 100 جزء من الألومينا النانوية و 3 أجزاء من الأنابيب النانوية الكربونية معًا ، يكون توليد حرارة الانضغاط الديناميكي للمادة المركبة 12 ℃ فقط ، وتكون الخصائص الميكانيكية الديناميكية ممتازة ؛ثانيًا ، عندما يتم تثبيت كمية الأنابيب النانوية الكربونية ، مع زيادة كمية الألومينا النانوية ، تزداد صلابة وقوة التمزق للمواد المركبة ، بينما تقل قوة الشد والاستطالة عند الكسر.
تتميز الأنابيب النانوية الكربونية بخصائص فيزيائية ممتازة ، وموصلية حرارية ، وموصلية كهربائية ، وهي حشوات تقوية مثالية.حظيت موادهم المطاطية المقواة باهتمام واسع النطاق.تتكون الأنابيب النانوية الكربونية من طبقات ملتفة من صفائح الجرافيت.إنها نوع جديد من مادة الجرافيت ذات الهيكل الأسطواني بقطر عشرات النانومترات (10-30 نانومتر ، 30-60 نانومتر ، 60-100 نانومتر).تبلغ الموصلية الحرارية للأنابيب النانوية الكربونية 3000 واط · (م · ك) -1 ، وهو ما يعادل 5 أضعاف الموصلية الحرارية للنحاس.يمكن للأنابيب النانوية الكربونية أن تحسن الموصلية الحرارية والتوصيل الكهربائي والخصائص الفيزيائية للمطاط بشكل كبير ، كما أن تقويتها وموصليةها الحرارية أفضل من مواد الحشو التقليدية مثل أسود الكربون وألياف الكربون والألياف الزجاجية.أجرى باحثون من جامعة تشينغداو للعلوم والتكنولوجيا بحثًا حول التوصيل الحراري للأنابيب النانوية الكربونية / المواد المركبة EPDM.تظهر النتائج ما يلي: يمكن للأنابيب النانوية الكربونية تحسين التوصيل الحراري والخصائص الفيزيائية للمواد المركبة ؛مع زيادة كمية الأنابيب النانوية الكربونية ، تزداد الموصلية الحرارية للمواد المركبة ، وتزداد قوة الشد والاستطالة عند الكسر أولاً ثم تنخفض ، يزداد إجهاد الشد وقوة التمزق ؛عندما تكون كمية الأنابيب النانوية الكربونية صغيرة ، فإن الأنابيب النانوية الكربونية ذات القطر الكبير تكون أسهل في تكوين سلاسل موصلة للحرارة مقارنة بالأنابيب النانوية الكربونية ذات القطر الصغير ، ويتم دمجها بشكل أفضل مع مصفوفة المطاط.
الوقت ما بعد: 30 أغسطس - 2021