У апошнія гады цеплаправоднасці гумовых вырабаў надаецца вялікая ўвага.Цеплаправодныя гумовыя вырабы шырока выкарыстоўваюцца ў аэракасмічнай, авіяцыйнай, электроніцы і электрычных прыборах, каб гуляць ролю ў цеплаправоднасці, ізаляцыі і паглынанні ўдараў.Паляпшэнне цеплаправоднасці надзвычай важна для цеплаправодных гумовых вырабаў.Гумовы кампазітны матэрыял, прыгатаваны з дапамогай цеплаправоднага напаўняльніка, можа эфектыўна перадаваць цяпло, што мае вялікае значэнне для ўшчыльнення і мініяцюрызацыі электронных вырабаў, а таксама для павышэння іх надзейнасці і падаўжэння тэрміну службы.
У цяперашні час гумовыя матэрыялы, якія выкарыстоўваюцца ў шынах, павінны мець характарыстыкі нізкага выдзялення цяпла і высокай цеплаправоднасці.З аднаго боку, у працэсе вулканізацыі шын паляпшаюцца характарыстыкі цеплаперадачы гумы, павялічваецца хуткасць вулканізацыі і зніжаецца спажыванне энергіі;Цяпло, якое выдзяляецца падчас язды, зніжае тэмпературу каркаса і памяншае пагаршэнне характарыстык шыны, выкліканае празмернай тэмпературай.Цеплаправоднасць цеплаправоднай гумы ў асноўным вызначаецца гумовай матрыцай і цеплаправодным напаўняльнікам.Цеплаправоднасць альбо часціц, альбо кудзелістых цеплаправодных напаўняльнікаў значна лепшая, чым у гумавай матрыцы.
Найбольш часта выкарыстоўваюцца цеплаправодныя напаўняльнікі наступныя матэрыялы:
1. Нанакарбід крэмнія кубічнай бэта-фазы (SiC)
Нанамаштабны парашок карбіду крэмнія ўтварае кантактныя ланцугі цеплаправоднасці і лягчэй разгаліноўваецца з палімерамі, утвараючы шкілет цеплаправоднасці ланцуга Si-O-Si як асноўны шлях цеплаправоднасці, што значна паляпшае цеплаправоднасць кампазітнага матэрыялу без зніжэння цеплаправоднасці. кампазітны матэрыял Механічныя ўласцівасці.
Цеплаправоднасць эпаксіднага кампазітнага матэрыялу з карбіду крэмнію павялічваецца з павелічэннем колькасці карбіду крэмнію, і нанакарбід крэмнію можа даць кампазітнаму матэрыялу добрую цеплаправоднасць, калі яго колькасць мала.Трываласць на выгіб і ўдарная трываласць эпаксідных кампазітных матэрыялаў з карбіду крэмнію спачатку павялічваюцца, а потым памяншаюцца з павелічэннем колькасці карбіду крэмнію.Мадыфікацыя паверхні карбіду крэмнія можа эфектыўна палепшыць цеплаправоднасць і механічныя ўласцівасці кампазітнага матэрыялу.
Карбід крэмнію мае стабільныя хімічныя ўласцівасці, яго цеплаправоднасць лепш, чым у іншых паўправадніковых напаўняльнікаў, а яго цеплаправоднасць нават большая, чым у металу пры пакаёвай тэмпературы.Даследчыкі з Пекінскага хіміка-тэхналагічнага ўніверсітэта правялі даследаванне цеплаправоднасці сіліконавай гумы, армаванай аксідам алюмінія і карбідам крэмнію.Вынікі паказваюць, што цеплаправоднасць сіліконавай гумы павялічваецца па меры павелічэння колькасці карбіду крэмнію;калі колькасць карбіду крэмнію аднолькавая, цеплаправоднасць сіліконавай гумы, армаванай карбідам крэмнію з малым памерам часціц, большая, чым у сіліконавай гумы, армаванай карбідам крэмнію з вялікім памерам часціц;Цеплаправоднасць крэмніевай гумы, армаванай карбідам крэмнію, лепшая, чым у крэмніевай гумы, армаванай аксідам алюмінію.Калі масавыя суадносіны аксіду алюмінія і карбіду крэмнію складаюць 8/2 і агульная колькасць складае 600 частак, цеплаправоднасць крэмніевай гумы з'яўляецца лепшай.
Нітрыд алюмінія з'яўляецца атамным крышталем і адносіцца да нітрыду алмаза.Ён можа стабільна існаваць пры высокай тэмпературы 2200 ℃.Ён мае добрую цеплаправоднасць і нізкі каэфіцыент цеплавога пашырэння, што робіць яго добрым цеплавым ударам.Каэфіцыент цеплаправоднасці нітрыду алюмінія складае 320 Вт·(м·К)-1, што блізка да цеплаправоднасці аксіду бору і карбіду крэмнію і больш чым у 5 разоў больш, чым у аксіду алюмінію.Даследчыкі з Універсітэта навукі і тэхналогій Ціндао вывучылі цеплаправоднасць гумовых кампазітаў EPDM, армаваных нітрыдам алюмінія.Вынікі паказваюць, што: з павелічэннем колькасці нітрыду алюмінія цеплаправоднасць кампазітнага матэрыялу павялічваецца;цеплаправоднасць кампазітнага матэрыялу без нітрыду алюмінія складае 0,26 Вт·(м·К)-1, калі колькасць нітрыду алюмінія павялічваецца да 80 частак, цеплаправоднасць кампазітнага матэрыялу дасягае 0,442 Вт·(м·К) -1, павялічыўшыся на 70%.
3. Нана аксід алюмінія (Al2O3)
Гліназём - гэта шматфункцыянальны неарганічны напаўняльнік, які мае вялікую цеплаправоднасць, дыэлектрычную пранікальнасць і добрую зносаўстойлівасць.Ён шырока выкарыстоўваецца ў гумовых кампазітных матэрыялах.
Даследчыкі з Пекінскага хіміка-тэхналагічнага ўніверсітэта праверылі цеплаправоднасць кампазітаў нана-аксід алюмінія/вугляродныя нанатрубкі/натуральны каўчук.Вынікі паказваюць, што сумеснае выкарыстанне нана-аксіду алюмінія і вугляродных нанатрубак аказвае сінэргічны эфект на паляпшэнне цеплаправоднасці кампазітнага матэрыялу;калі колькасць вугляродных нанатрубак пастаянная, цеплаправоднасць кампазітнага матэрыялу лінейна ўзрастае з павелічэннем колькасці нанааксіду алюмінія;пры 100 Пры выкарыстанні нана-аксіду алюмінія ў якасці цеплаправоднага напаўняльніка каэфіцыент цеплаправоднасці кампазітнага матэрыялу павялічваецца на 120%.Пры выкарыстанні ў якасці цеплаправоднага напаўняльніка 5 частак вугляродных нанатрубак цеплаправоднасць кампазітнага матэрыялу павялічваецца на 23%.Пры выкарыстанні 100 частак аксіду алюмінія і 5 частак. Калі ў якасці цеплаправоднага напаўняльніка выкарыстоўваюцца вугляродныя нанатрубкі, цеплаправоднасць кампазітнага матэрыялу павялічваецца на 155%.Эксперымент таксама робіць наступныя дзве высновы: па-першае, калі колькасць вугляродных нанатрубак пастаянная, па меры павелічэння колькасці нанааксіду алюмінію структура сеткі напаўняльніка, утвораная электраправоднымі часціцамі напаўняльніка ў гуме, паступова павялічваецца, і каэфіцыент страт кампазітны матэрыял паступова павялічваецца.Пры сумесным выкарыстанні 100 частак нанааксіду алюмінія і 3 частак вугляродных нанатрубак дынамічнае вылучэнне цяпла пры сціску кампазітнага матэрыялу складае ўсяго 12 ℃, а дынамічныя механічныя ўласцівасці выдатныя;па-другое, калі колькасць вугляродных нанатрубак фіксавана, па меры павелічэння колькасці нанааксіду алюмінія цвёрдасць і трываласць на разрыў кампазітных матэрыялаў павялічваюцца, а трываласць на разрыў і адноснае падаўжэнне пры разрыве памяншаюцца.
Вугляродныя нанатрубкі валодаюць выдатнымі фізічнымі ўласцівасцямі, цеплаправоднасцю і электраправоднасцю і з'яўляюцца ідэальнымі армавальнымі напаўняльнікамі.Іх армавальныя гумовыя кампазітныя матэрыялы атрымалі шырокую ўвагу.Вугляродныя нанатрубкі ўтвараюцца скручваннем слаёў графітавых лістоў.Яны ўяўляюць сабой новы тып графітавага матэрыялу з цыліндрычнай структурай дыяметрам у дзясяткі нанаметраў (10-30 нм, 30-60 нм, 60-100 нм).Цеплаправоднасць вугляродных нанатрубак складае 3000 Вт·(м·К)-1, што ў 5 разоў перавышае цеплаправоднасць медзі.Вугляродныя нанатрубкі могуць значна палепшыць цеплаправоднасць, электраправоднасць і фізічныя ўласцівасці гумы, а іх армаванне і цеплаправоднасць лепш, чым традыцыйныя напаўняльнікі, такія як сажа, вугляроднае валакно і шкловалакно.Даследчыкі з Універсітэта навукі і тэхналогій Ціндао правялі даследаванне цеплаправоднасці кампазітных матэрыялаў вугляродных нанатрубак/EPDM.Вынікі паказваюць, што: вугляродныя нанатрубкі могуць палепшыць цеплаправоднасць і фізічныя ўласцівасці кампазітных матэрыялаў;па меры павелічэння колькасці вугляродных нанатрубак цеплаправоднасць кампазітных матэрыялаў павялічваецца, трываласць на расцяжэнне і адноснае падаўжэнне пры разрыве спачатку павялічваюцца, а потым памяншаюцца. Напружанне на расцяжэнне і трываласць на разрыў павялічваюцца;калі колькасць вугляродных нанотрубок невялікая, з нанотрубок вялікага дыяметра лягчэй утвараць цеплаправодныя ланцужкі, чым з нанотрубок малога дыяметра, і яны лепш спалучаюцца з гумовай матрыцай.
Час публікацыі: 30 жніўня 2021 г