تُظهر اللدائن ذات الموصلية الحرارية العالية مواهب غير عادية في محاثات المحولات ، وتبديد حرارة المكونات الإلكترونية ، والكابلات الخاصة ، والتعبئة الإلكترونية ، والتعبئة الحرارية وغيرها من المجالات لأداء المعالجة الجيد ، والسعر المنخفض ، والتوصيل الحراري الممتاز.يمكن للمواد البلاستيكية ذات الموصلية الحرارية العالية مع الجرافين كمواد حشو أن تلبي متطلبات تطوير التجميع عالي الكثافة والتكامل العالي في الإدارة الحرارية وصناعة الإلكترونيات.

تمتلئ اللدائن الموصلة للحرارة التقليدية بشكل أساسي بجزيئات معدنية عالية التوصيل للحرارة أو حشو غير عضوي لملء مواد مصفوفة البوليمر بشكل موحد.عندما تصل كمية الحشو إلى مستوى معين ، يشكل الحشو شكلًا يشبه السلسلة وشبه الشبكة في النظام ، أي سلسلة شبكة موصلة حرارياً.عندما يكون اتجاه اتجاه هذه السلاسل الشبكية الموصلة للحرارة موازيًا لاتجاه تدفق الحرارة ، يتم تحسين التوصيل الحراري للنظام بشكل كبير.

لدائن عالية التوصيل الحراري معمادة الكربون النانوية الجرافينحيث يمكن للحشو أن يلبي متطلبات تطوير التجميع عالي الكثافة والتكامل العالي في الإدارة الحرارية وصناعة الإلكترونيات.على سبيل المثال ، الموصلية الحرارية لمادة البولي أميد 6 النقية (PA6) هي 0.338 واط / (م · كلفن) ، عند ملؤها بـ 50٪ ألومينا ، تكون الموصلية الحرارية للمركب 1.57 ضعف تلك الخاصة بـ PA6 النقي ؛عند إضافة 25٪ من أكسيد الزنك المعدل ، تكون الموصلية الحرارية للمركب أعلى بثلاث مرات من تلك الخاصة بـ PA6 النقي.عند إضافة 20٪ ورقة نانوية من الجرافين ، تصل الموصلية الحرارية للمركب إلى 4.11 واط / (م • كلفن) ، والتي تزداد بأكثر من 15 مرة من PA6 النقي ، مما يوضح الإمكانات الهائلة للجرافين في مجال الإدارة الحرارية.

1. التحضير والتوصيل الحراري لمركبات الجرافين / البوليمر

لا يمكن فصل الموصلية الحرارية لمركبات الجرافين / البوليمر عن ظروف المعالجة في عملية التحضير.تُحدث طرق التحضير المختلفة فرقًا في التشتت والعمل البيني والبنية المكانية للحشو في المصفوفة ، وتحدد هذه العوامل صلابة المركب وقوته وصلابته وليونته.بقدر ما يتعلق الأمر بالبحث الحالي ، بالنسبة لمركبات الجرافين / البوليمر ، يمكن التحكم في درجة تشتت الجرافين ودرجة تقشير صفائح الجرافين عن طريق التحكم في القص ودرجة الحرارة والمذيبات القطبية.

2. العوامل التي تؤثر على أداء الجرافين تملأ اللدائن ذات الموصلية الحرارية العالية

2.1 كمية إضافة الجرافين

في البلاستيك عالي التوصيل الحراري المملوء بالجرافين ، مع زيادة كمية الجرافين ، تتشكل سلسلة الشبكة الموصلة الحرارية تدريجياً في النظام ، مما يحسن بشكل كبير التوصيل الحراري للمادة المركبة.

من خلال دراسة التوصيل الحراري لمركبات الجرافين القائمة على راتنجات الايبوكسي (EP) ، وجد أن نسبة ملء الجرافين (حوالي 4 طبقات) يمكن أن تزيد من الموصلية الحرارية لـ EP بنحو 30 مرة إلى 6.44.W / (m • K) ، بينما تتطلب الحشوات الموصلة الحرارية التقليدية 70٪ (جزء حجم) من الحشو لتحقيق هذا التأثير.

2.2 عدد طبقات الجرافين
بالنسبة للجرافين متعدد الطبقات ، وجدت الدراسة التي أجريت على طبقات 1-10 من الجرافين أنه عند زيادة عدد طبقات الجرافين من 2 إلى 4 ، انخفضت الموصلية الحرارية من 2800 واط / (م • كلفن) إلى 1300 واط / (م • كلفن) ).ويترتب على ذلك أن الموصلية الحرارية للجرافين تميل إلى الانخفاض مع زيادة عدد الطبقات.

وذلك لأن الجرافين متعدد الطبقات سوف يتكتل بمرور الوقت ، مما يؤدي إلى انخفاض التوصيل الحراري.في الوقت نفسه ، ستؤدي عيوب الجرافين واضطراب الحافة إلى تقليل التوصيل الحراري للجرافين.

2.3 أنواع الركيزة
تشمل المكونات الرئيسية للبلاستيك عالي التوصيل الحراري مواد مصفوفة ومواد مالئة.الجرافين هو أفضل خيار للحشوات بسبب الموصلية الحرارية الممتازة ، وتؤثر تركيبات المصفوفة المختلفة على التوصيل الحراري.مادة البولي أميد (PA) لها خصائص ميكانيكية جيدة ، مقاومة الحرارة ، مقاومة التآكل ، معامل الاحتكاك المنخفض ، مثبطات اللهب المعينة ، المعالجة السهلة ، مناسبة لتعديل الملء ، لتحسين أدائها وتوسيع مجال التطبيق.

وجدت الدراسة أنه عندما يكون حجم الكسر من الجرافين 5٪ ، تكون الموصلية الحرارية للمركب 4 مرات أعلى من البوليمر العادي ، وعند زيادة حجم الجرافين إلى 40٪ ، فإن الموصلية الحرارية للمركب بنسبة 20 مرة..

2.4 ترتيب وتوزيع الجرافين في المصفوفة
لقد وجد أن التراص الرأسي الاتجاهي للجرافين يمكن أن يحسن التوصيل الحراري.
بالإضافة إلى ذلك ، فإن توزيع الحشو في المصفوفة يؤثر أيضًا على التوصيل الحراري للمركب.عندما يتم تفريق الحشو بشكل موحد في المصفوفة ويشكل سلسلة شبكة موصلة حرارياً ، يتم تحسين التوصيل الحراري للمركب بشكل كبير.

2.5 مقاومة الواجهة وقوة اقتران الواجهة
بشكل عام ، التوافق البيني بين جسيمات الحشو غير العضوية ومصفوفة الراتينج العضوي ضعيف ، وجزيئات الحشو تتكتل بسهولة في المصفوفة ، مما يجعل من الصعب تكوين تشتت منتظم.بالإضافة إلى ذلك ، فإن الاختلاف في التوتر السطحي بين جزيئات الحشو غير العضوية والمصفوفة يجعل من الصعب ترطيب سطح جزيئات الحشو بواسطة مصفوفة الراتنج ، مما يؤدي إلى وجود فراغات في الواجهة بين الاثنين ، وبالتالي زيادة المقاومة الحرارية البينية من مركب البوليمر.

3 - الخلاصة
تتميز اللدائن ذات الموصلية الحرارية العالية المملوءة بالجرافين بموصلية حرارية عالية واستقرار حراري جيد ، وآفاق تطورها واسعة جدًا.إلى جانب الموصلية الحرارية ، يتمتع الجرافين بخصائص ممتازة أخرى ، مثل القوة العالية ، والخصائص الكهربائية والبصرية العالية ، ويستخدم على نطاق واسع في الأجهزة المحمولة ، والفضاء ، وبطاريات الطاقة الجديدة.

تقوم Hongwu Nano بالبحث عن المواد النانوية وتطويرها منذ عام 2002 ، واستنادًا إلى الخبرة الناضجة والتكنولوجيا المتقدمة الموجهة نحو السوق ، توفر Hongwu Nano خدمات مخصصة ومهنية متنوعة لتزويد المستخدمين بحلول مهنية مختلفة لتطبيقات عملية أكثر كفاءة.