في السنوات الأخيرة ، حصلت الموصلية الحرارية للمنتجات المطاطية على اهتمام واسع النطاق. تستخدم المنتجات المطاطية الموصلة حرارياً على نطاق واسع في مجالات الطيران والطيران والإلكترونيات والأجهزة الكهربائية لتلعب دورًا في توصيل الحرارة والعزل وامتصاص الصدمات. يعد تحسين التوصيل الحراري مهمًا للغاية بالنسبة للمنتجات المطاطية الموصلة حرارياً. يمكن للمواد المركبة المطاطية التي أعدها الحشو الموصل حراريًا نقل الحرارة بشكل فعال ، والتي لها أهمية كبيرة في تكثيف المنتجات الإلكترونية وتصغيرها ، وكذلك تحسين موثوقيتها وتوسيع عمر خدمتها.
في الوقت الحاضر ، تحتاج المواد المطاطية المستخدمة في الإطارات إلى أن يكون لها خصائص توليد الحرارة المنخفضة والتوصيل الحراري العالي. من ناحية ، في عملية الإطارات الفلكية ، يتم تحسين أداء نقل الحرارة للمطاط ، ويزداد معدل الفلكنة ، ويتم تقليل استهلاك الطاقة ؛ تقلل الحرارة المتولدة أثناء القيادة من درجة حرارة الذبيحة وتقلل من تدهور أداء الإطارات الناجم عن درجة الحرارة المفرطة. يتم تحديد الموصلية الحرارية للمطاط الموصل حرارياً بشكل رئيسي بواسطة مصفوفة المطاط وحشو موصل حراريًا. الموصلية الحرارية للجزيئات أو الحشو الموصل الحراري الليفي أفضل بكثير من المصفوفة المطاطية.
الحشو الموصل الحراري الأكثر استخدامًا هي المواد التالية:
1. كربيد السيليكون النانو النانو المكعب (كذا)
أشكال مسحوق كربيد السيليكون على نطاق نانو ، ويسهل التثبيط مع البوليمرات ، وتشكيل هيكل عظمي لتوصيل حرارة سلسلة Si-O-Si كمسار توصيل حراري رئيسي ، مما يحسن إلى حد كبير الموصلية الحرارية للمادة المركبة دون تقليل المواد المركبة للخصائص الميكانيكية.
تزداد الموصلية الحرارية للمواد المركبة الايبوكسي السيليكون كربيد مع زيادة كمية كربيد السيليكون ، ويمكن أن يعطي كربيد النانو السيليكون الموصلية الحرارية الجيدة عندما تكون الكمية منخفضة. تزداد قوة الانحناء وقوة تأثير المواد المركبة الكربونية السيليكون أولاً ثم تنقص مع زيادة كمية كربيد السيليكون. يمكن أن يحسن تعديل السطح من كربيد السيليكون بشكل فعال الموصلية الحرارية والخصائص الميكانيكية للمادة المركبة.
يحتوي كربيد السيليكون على خصائص كيميائية مستقرة ، والموصلية الحرارية أفضل من مواد مواد أشباه الموصلات الأخرى ، وموصليةه الحرارية أكبر من المعدن في درجة حرارة الغرفة. أجرى باحثون من جامعة بكين للتكنولوجيا الكيميائية أبحاثًا حول الموصلية الحرارية للألومينا والسيليكون المقوى بالسيليكون. أظهرت النتائج أن الموصلية الحرارية لمطاط السيليكون تزداد مع زيادة كمية كربيد السيليكون ؛ عندما تكون كمية كربيد السيليكون هي نفسها ، تكون الموصلية الحرارية لمطاط السيليكون المقوى بالسيليكون المقوى بالسيليكون أكبر من مطاط السيليكون المقوى بالسيليكون المقوى بالسيليكون ؛ الموصلية الحرارية لمطاط السيليكون المقوى مع كربيد السيليكون أفضل من المطاط السيليكون المقوى بالألومينا. عندما تكون نسبة الكتلة من كربيد الألومينا/السيليكون 8/2 والمبلغ الإجمالي هو 600 جزء ، فإن الموصلية الحرارية لمطاط السيليكون هي الأفضل.
نيتريد الألومنيوم هو بلورة ذرية وينتمي إلى نيتريد الماس. يمكن أن توجد بثبات عند درجة حرارة عالية من 2200 ℃. لديها توصيل حراري جيد ومعامل التمدد الحراري المنخفض ، مما يجعلها مادة صدمة حرارية جيدة. الموصلية الحرارية لنيتريد الألومنيوم هو 320 واط (م · ك) -1 ، وهو قريب من الموصلية الحرارية لأكسيد البورون وكربيد السيليكون ، وهو أكبر من 5 مرات من الألومينا. درس الباحثون من جامعة تشينغداو للعلوم والتكنولوجيا الموصلية الحرارية لمركبات المطاط التي تعرضها نيتريد الألومنيوم. تظهر النتائج ما يلي: 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 تزيد كمية نيتريد الألمنيوم إلى 80 جزءًا ، تصل الموصلية الحرارية للمادة المركبة إلى 0.442 واط (م) -1 ، بزيادة قدرها 70 ٪.
ألومينا هي نوع من الحشو غير العضوي متعدد الوظائف ، والذي يحتوي على توصيل حراري كبير ، ومقاومة للارتداء الثابتة العازلة ومقاومة جيدة. يستخدم على نطاق واسع في المواد المركبة المطاطية.
اختبر باحثون من جامعة بكين للتكنولوجيا الكيميائية الموصلية الحرارية لمركبات الأنابيب النانوية النانوية/الكربون/المطاط الطبيعي. أظهرت النتائج أن الاستخدام المشترك للأنابيب النانوية النانوية والكربون له تأثير تآزري على تحسين الموصلية الحرارية للمادة المركبة ؛ عندما تكون كمية الأنابيب النانوية الكربونية ثابتة ، تزداد الموصلية الحرارية للمادة المركبة خطيًا مع زيادة كمية النانو ألومينا ؛ عند 100 عند استخدام النانو ألومينا كحشو موصل حرارياً ، تزداد الموصلية الحرارية للمادة المركبة بنسبة 120 ٪. عندما يتم استخدام 5 أجزاء من الأنابيب النانوية الكربونية كحشو موصل حراريًا ، تزداد الموصلية الحرارية للمادة المركبة بنسبة 23 ٪. عند استخدام 100 جزء من الألومينا و 5 أجزاء عند استخدام الأنابيب النانوية الكربونية كحشو موصل حراريًا ، تزداد الموصلية الحرارية للمادة المركبة بنسبة 155 ٪. ترسم التجربة أيضًا الاستنتاجين التاليين: أولاً ، عندما تكون كمية الأنابيب النانوية الكربونية ثابتة ، مع زيادة كمية النانو الألومينا ، يزداد بنية شبكة الحشو التي تتشكل بواسطة جزيئات الحشو الموصلة في المطاط تدريجياً ، ويزيد عامل فقدان المادة المركبة تدريجياً. عند استخدام 100 جزء من النانو ألومينا و 3 أجزاء من الأنابيب النانوية الكربونية معًا ، يكون توليد حرارة الضغط الديناميكي للمادة المركبة فقط 12 ℃ ، والخصائص الميكانيكية الديناميكية ممتازة ؛ ثانياً ، عندما يتم إصلاح كمية الأنابيب النانوية الكربونية ، مع زيادة كمية النانو ألومينا ، تزداد صلابة وقوة المواد المدمرة للمواد المركبة ، في حين تنخفض قوة الشد والاستطالة عند الكسر.
4. الأنابيب النانوية الكربونية
أنابيب الكربون النانوية لها خصائص فيزيائية ممتازة ، والتوصيل الحراري والتوصيل الكهربائي ، وهي مواد حشو مثالية. تلقت موادها المركبة المطاطية المعززة اهتمامًا واسع النطاق. تتشكل الأنابيب النانوية الكربونية بواسطة طبقات الشباك من صفائح الجرافيت. إنها نوع جديد من مواد الجرافيت مع بنية أسطواني مع قطر من عشرات النانومتر (10-30 نانومتر ، 30-60 نانومتر ، 60-100 نانومتر). الموصلية الحرارية للأنابيب النانوية الكربونية هي 3000 واط (م · ك) -1 ، وهو 5 أضعاف الموصلية الحرارية للنحاس. يمكن أن أنابيب الكربون النانوية يمكن أن تحسن بشكل كبير من الموصلية الحرارية والتوصيل الكهربائي والخصائص الفيزيائية للمطاط ، وتعزيزها وتوصيلها الحراري أفضل من الحشو التقليدي مثل الكربون الأسود والألياف الكربونية والألياف الزجاجية. أجرى باحثون من جامعة تشينغداو للعلوم والتكنولوجيا أبحاثًا حول الموصلية الحرارية للمواد المركبة النانوية الكربونية/EPDM. تظهر النتائج أن: أنابيب الكربون النانوية يمكن أن تحسن الموصلية الحرارية والخصائص الفيزيائية للمواد المركبة ؛ مع زيادة كمية الأنابيب النانوية الكربونية ، تزداد الموصلية الحرارية للمواد المركبة ، وزيادة قوة الشد والاستطالة عند الفتحة أولاً ثم تنقص ، تزداد إجهاد الشد وقوة التمزق ؛ عندما تكون كمية الأنابيب النانوية الكربونية صغيرة ، من الأسهل تكوين أنابيب الكربون النانوية الكربونية ذات القطر الكبير من الأنابيب النانوية الكربونية ذات القطر الصغير ، ويتم دمجها بشكل أفضل مع مصفوفة المطاط.
وقت النشر: Aug-30-2021
