Els plàstics d'alta conductivitat tèrmica mostren uns talents extraordinaris en inductors de transformadors, dissipació de calor de components electrònics, cables especials, embalatges electrònics, envasos tèrmics i altres camps pel seu bon rendiment de processament, baix preu i excel·lent conductivitat tèrmica.Els plàstics d'alta conductivitat tèrmica amb grafè com a farciment poden complir els requisits de desenvolupament de muntatges d'alta densitat i alta integració en la gestió tèrmica i la indústria electrònica.

Els plàstics conductors tèrmics convencionals s'omplen principalment amb partícules de farciment inorgànics o metàl·liques d'alta conductivitat tèrmica per omplir uniformement els materials de la matriu del polímer.Quan la quantitat de farciment arriba a un cert nivell, el farciment forma una morfologia semblant a una cadena i una xarxa al sistema, és a dir, una cadena de xarxa tèrmicament conductora.Quan la direcció d'orientació d'aquestes cadenes de malla conductora de calor és paral·lela a la direcció del flux de calor, la conductivitat tèrmica del sistema es millora molt.

Plàstics d'alta conductivitat tèrmica ambnanomaterial de carboni grafècom a farciment pot complir els requisits de desenvolupament de muntatges d'alta densitat i alta integració en la gestió tèrmica i la indústria electrònica.Per exemple, la conductivitat tèrmica de la poliamida pura 6 (PA6) és de 0,338 W / (m · K), quan s'omple amb un 50% d'alúmina, la conductivitat tèrmica del compost és 1,57 vegades la de PA6 pur;quan s'afegeix un 25% de l'òxid de zinc modificat, la conductivitat tèrmica del compost és tres vegades superior a la del PA6 pur.Quan s'afegeix el nanosheet de grafè del 20%, la conductivitat tèrmica del compost arriba als 4,11 W/(m•K), que s'incrementa més de 15 vegades que el PA6 pur, la qual cosa demostra l'enorme potencial del grafè en el camp de la gestió tèrmica.

1. Preparació i conductivitat tèrmica de compostos de grafè/polímer

La conductivitat tèrmica dels compostos de grafè/polímer és inseparable de les condicions de processament en el procés de preparació.Els diferents mètodes de preparació marquen la diferència en la dispersió, l'acció interfacial i l'estructura espacial del farciment a la matriu, i aquests factors determinen la rigidesa, la resistència, la tenacitat i la ductilitat del compost.Pel que fa a la investigació actual, per als compostos de grafè/polímer, el grau de dispersió del grafè i el grau de pelat de les làmines de grafè es poden controlar controlant la cisalla, la temperatura i els dissolvents polars.

2. Factors que afecten el rendiment dels plàstics d'alta conductivitat tèrmica farcits de grafè

2.1 Quantitat d'addició de grafè

En el plàstic d'alta conductivitat tèrmica ple de grafè, a mesura que augmenta la quantitat de grafè, la cadena de xarxa conductora tèrmica es forma gradualment al sistema, la qual cosa millora molt la conductivitat tèrmica del material compost.

Mitjançant l'estudi de la conductivitat tèrmica dels compostos de grafè a base de resina epoxi (EP), es troba que la proporció d'ompliment del grafè (unes 4 capes) pot augmentar la conductivitat tèrmica de l'EP en unes 30 vegades fins a 6,44.W/(m•K), mentre que els farciments conductors tèrmics tradicionals requereixen un 70% (fracció de volum) del farciment per aconseguir aquest efecte.

2.2 Nombre de capes de grafè
Per al grafè multicapa, l'estudi sobre 1-10 capes de grafè va trobar que quan el nombre de capes de grafè augmentava de 2 a 4, la conductivitat tèrmica va disminuir de 2 800 W/(m•K) a 1300 W/(m•K). ).Es dedueix que la conductivitat tèrmica del grafè tendeix a disminuir amb l'augment del nombre de capes.

Això es deu al fet que el grafè multicapa s'aglomerarà amb el temps, cosa que farà que disminueixi la conductivitat tèrmica.Al mateix temps, els defectes del grafè i el desordre de la vora reduiran la conductivitat tèrmica del grafè.

2.3 Tipus de substrat
Els components principals dels plàstics d'alta conductivitat tèrmica inclouen materials de matriu i farcits.El grafè és la millor opció per a farciments a causa de la seva excel·lent conductivitat tèrmica. Les diferents composicions de matriu afecten la conductivitat tèrmica.La poliamida (PA) té bones propietats mecàniques, resistència a la calor, resistència al desgast, baix coeficient de fricció, certa retardació de flama, fàcil processament, adequat per a la modificació del farcit, per millorar el seu rendiment i ampliar el camp d'aplicació.

L'estudi va trobar que quan la fracció de volum del grafè és del 5%, la conductivitat tèrmica del compost és 4 vegades superior a la del polímer ordinari, i quan la fracció de volum del grafè augmenta al 40%, la conductivitat tèrmica del compost. augmenta 20 vegades..

2.4 Disposició i distribució del grafè en matriu
S'ha trobat que l'apilament vertical direccional del grafè pot millorar la seva conductivitat tèrmica.
A més, la distribució del farciment a la matriu també afecta la conductivitat tèrmica del compost.Quan el farciment es dispersa uniformement a la matriu i forma una cadena de xarxa tèrmicament conductora, la conductivitat tèrmica del compost es millora significativament.

2.5 Resistència de la interfície i força d'acoblament de la interfície
En general, la compatibilitat interfacial entre les partícules de farciment inorgànics i la matriu de resina orgànica és deficient, i les partícules de farciment s'aglomeran fàcilment a la matriu, dificultant la formació d'una dispersió uniforme.A més, la diferència de tensió superficial entre les partícules de farciment inorgànics i la matriu fa que sigui difícil que la superfície de les partícules de farciment sigui mullada per la matriu de resina, donant lloc a buits a la interfície entre les dues, augmentant així la resistència tèrmica interfacial. del compost polimèric.

3. Conclusió
Els plàstics d'alta conductivitat tèrmica farcits de grafè tenen una alta conductivitat tèrmica i una bona estabilitat tèrmica, i les seves perspectives de desenvolupament són molt àmplies.A més de la conductivitat tèrmica, el grafè té altres propietats excel·lents, com ara propietats d'alta resistència, altes propietats elèctriques i òptiques, i s'utilitza àmpliament en dispositius mòbils, aeroespacial i bateries d'energia nova.

Hongwu Nano ha estat investigant i desenvolupant nanomaterials des del 2002, i basant-se en una experiència madura i una tecnologia avançada, orientada al mercat, Hongwu Nano ofereix serveis personalitzats professionals diversificats per oferir als usuaris diferents solucions professionals per a aplicacions pràctiques més eficients.