Posljednjih godina, toplinska provodljivost gumenih proizvoda posvećena je velikoj pažnji.Toplotno vodljivi gumeni proizvodi se široko koriste u oblastima vazduhoplovstva, avijacije, elektronike i električnih uređaja kako bi igrali ulogu u provođenju toplote, izolaciji i apsorpciji udara.Poboljšanje toplotne provodljivosti je izuzetno važno za toplotno vodljive gumene proizvode.Gumeni kompozitni materijal pripremljen termički provodljivim punilom može efikasno prenositi toplotu, što je od velikog značaja za zgušnjavanje i minijaturizaciju elektronskih proizvoda, kao i za poboljšanje njihove pouzdanosti i produženje njihovog radnog veka.

Trenutno, gumeni materijali koji se koriste u gumama moraju imati karakteristike niske proizvodnje topline i visoke toplinske provodljivosti.S jedne strane, u procesu vulkanizacije guma, poboljšava se učinak prijenosa topline gume, povećava se brzina vulkanizacije i smanjuje se potrošnja energije;Toplota nastala tokom vožnje smanjuje temperaturu trupa i smanjuje degradaciju performansi guma uzrokovanu previsokom temperaturom.Toplotna provodljivost toplinski vodljive gume uglavnom je određena gumenom matricom i toplinski vodljivim punilom.Toplotna provodljivost čestica ili vlaknastog toplotno provodljivog punila je mnogo bolja od one gumene matrice.

Najčešće korištena toplinski vodljiva punila su sljedeći materijali:

1. Kubična beta faza nano silicijum karbid (SiC)

Silicijum karbid u prahu nano-razmjera formira kontaktne lance provodljivosti topline i lakše se grana s polimerima, formirajući Si-O-Si lanac provodljivosti topline kao glavni put provodljivosti topline, koji uvelike poboljšava toplinsku provodljivost kompozitnog materijala bez smanjenja kompozitni materijal Mehanička svojstva.

Toplotna provodljivost epoksidnog kompozitnog materijala od silicijum karbida raste sa povećanjem količine silicijum karbida, a nano-silicijum karbid može kompozitnom materijalu dati dobru toplotnu provodljivost kada je ta količina niska.Čvrstoća na savijanje i udarna čvrstoća epoksidnih kompozitnih materijala od silicijum karbida se prvo povećavaju, a zatim smanjuju sa povećanjem količine silicijum karbida.Modifikacija površine silicijum karbida može efikasno poboljšati toplotnu provodljivost i mehanička svojstva kompozitnog materijala.

Silicijum karbid ima stabilna hemijska svojstva, njegova toplotna provodljivost je bolja od ostalih poluvodičkih punila, a toplotna provodljivost je čak i veća od one metala na sobnoj temperaturi.Istraživači sa Pekinškog univerziteta hemijske tehnologije sproveli su istraživanje o toplotnoj provodljivosti silikonske gume ojačane glinicom i silikonskim karbidom.Rezultati pokazuju da se toplinska provodljivost silikonske gume povećava kako se povećava količina silicijum karbida;kada je količina silicijum karbida ista, toplotna provodljivost male veličine čestica silikonske gume ojačane silikonskom karbidom veća je od one silikonske gume ojačane silikonskom karbidom velikih dimenzija;Toplotna provodljivost silicijumske gume ojačane silicijum-kabidom je bolja od toplotne provodljivosti silikonske gume ojačane glinicom.Kada je maseni omjer aluminij/silicijum karbida 8/2 i ukupna količina je 600 dijelova, toplinska provodljivost silikonske gume je najbolja.

2. aluminijum nitrid (ALN)

Aluminijum nitrid je atomski kristal i pripada dijamantskom nitridu.Može postojati stabilno na visokoj temperaturi od 2200 ℃.Ima dobru toplotnu provodljivost i nizak koeficijent toplotnog širenja, što ga čini dobrim materijalom za termičke udare.Toplotna provodljivost aluminijum nitrida je 320 W·(m·K)-1, što je blisko toplotnoj provodljivosti bor oksida i silicijum karbida, i više od 5 puta je veće od one glinice.Istraživači sa Univerziteta nauke i tehnologije Qingdao proučavali su toplotnu provodljivost EPDM gumenih kompozita ojačanih aluminijumskim nitridom.Rezultati pokazuju da: kako se količina aluminijum nitrida povećava, povećava se i toplotna provodljivost kompozitnog materijala;toplotna provodljivost kompozitnog materijala bez aluminijum nitrida je 0,26 W·(m·K)-1, kada se količina aluminijum nitrida poveća na Na 80 delova, toplotna provodljivost kompozitnog materijala dostiže 0,442 W·(m·K) -1, povećanje od 70%.

3. Nano glinica (Al2O3)

Aluminij je vrsta multifunkcionalnog anorganskog punila, koji ima veliku toplinsku provodljivost, dielektričnu konstantu i dobru otpornost na habanje.Široko se koristi u gumenim kompozitnim materijalima.

Istraživači sa Pekinškog univerziteta hemijske tehnologije testirali su toplotnu provodljivost kompozita nano-aluminijum/karbonske nanocevi/prirodna guma.Rezultati pokazuju da kombinovana upotreba nano-aluminijuma i ugljeničnih nanocevi ima sinergistički efekat na poboljšanje toplotne provodljivosti kompozitnog materijala;kada je količina ugljeničnih nanocevi konstantna, toplotna provodljivost kompozitnog materijala raste linearno sa povećanjem količine nano-aluminijuma;kada 100 Kada se koristi nano-aluminijum kao toplotno provodljivo punilo, toplotna provodljivost kompozitnog materijala se povećava za 120%.Kada se 5 delova ugljeničnih nanocevi koristi kao toplotno provodljivo punilo, toplotna provodljivost kompozitnog materijala se povećava za 23%.Kada se koristi 100 dijelova glinice i 5 dijelova Kada se ugljične nanocijevi koriste kao toplinski provodljivo punilo, toplinska provodljivost kompozitnog materijala se povećava za 155%.Eksperiment također donosi sljedeća dva zaključka: Prvo, kada je količina ugljičnih nanocijevi konstantna, kako se količina nano-aluminijevog oksida povećava, struktura mreže punila formirana od vodljivih čestica punila u gumi postepeno se povećava, a faktor gubitka kompozitni materijal se postepeno povećava.Kada se 100 delova nano-aluminijuma i 3 dela ugljeničnih nanocevi koriste zajedno, dinamičko stvaranje toplote kompresije kompozitnog materijala je samo 12 ℃, a dinamička mehanička svojstva su odlična;drugo, kada je količina ugljičnih nanocijevi fiksirana, kako se povećava količina nano glinice, povećava se tvrdoća i čvrstoća na kidanje kompozitnih materijala, dok se vlačna čvrstoća i istezanje pri lomu smanjuju.

4. Carbon Nanotube

Ugljične nanocijevi imaju izvrsna fizička svojstva, toplinsku provodljivost i električnu provodljivost, te su idealna punila za ojačavanje.Njihovi ojačavajući gumeni kompozitni materijali dobili su široku pažnju.Ugljične nanocijevi su formirane uvijanjem slojeva grafitnih ploča.Oni su novi tip grafitnog materijala cilindrične strukture prečnika desetina nanometara (10-30nm, 30-60nm, 60-100nm).Toplotna provodljivost ugljeničnih nanocevi je 3000 W·(m·K)-1, što je 5 puta više od toplotne provodljivosti bakra.Ugljične nanocijevi mogu značajno poboljšati toplinsku provodljivost, električnu provodljivost i fizička svojstva gume, a njihovo ojačanje i toplinska provodljivost su bolji od tradicionalnih punila kao što su čađa, karbonska vlakna i staklena vlakna.Istraživači sa Univerziteta nauke i tehnologije Qingdao sproveli su istraživanje o toplotnoj provodljivosti ugljeničnih nanocevi/EPDM kompozitnih materijala.Rezultati pokazuju da: ugljenične nanocevi mogu poboljšati toplotnu provodljivost i fizička svojstva kompozitnih materijala;kako se povećava količina ugljičnih nanocijevi, povećava se toplinska provodljivost kompozitnih materijala, a vlačna čvrstoća i istezanje pri kidanju se prvo povećavaju, a zatim smanjuju. Vlačni napon i čvrstoća na kidanje se povećavaju;kada je količina ugljeničnih nanocevi mala, ugljenične nanocevi velikog prečnika lakše formiraju lance koji provode toplotu od ugljeničnih nanocevi malog prečnika i bolje se kombinuju sa gumenom matricom.