Plasty s vysokou tepelnou vodivostí ukazují mimořádné talenty v induktorech transformátorů, disipaci elektronických komponent, speciální kabely, elektronické obaly, tepelné zalévání a další pole pro jejich dobrý zpracovatelský výkon, nízkou cenu a vynikající tepelnou vodivost. Plasty s vysokou tepelnou vodivostí s grafenem jako plniva mohou splňovat požadavky na vývoj sestavy vysoké hustoty a vysoké integrace v průmyslu tepelného řízení a elektroniky.

Konvenční tepelné vodivé plasty jsou naplněny hlavně vysokým tepelně vodivým kovem nebo anorganickým plnivům, aby se rovnoměrně vyplňovaly polymerní matricové materiály. Když množství plniva dosáhne určité úrovně, výplně tvoří v systému morfologii podobnou řetězu a síťovou morfologii, tj. Tepelně vodivý síťový řetězec. Když je směr orientace těchto tepelných vodivých sítí paralelní se směrem toku tepla, tepelná vodivost systému se výrazně zlepšuje.

Vysoké tepelné vodivé plasty sGrafen nanomateriálu uhlíkuProtože plniva může splňovat požadavky na vývoj vysoké hustoty a vysoké integrace v průmyslu tepelného řízení a elektroniky. Například tepelná vodivost čistého polyamidu 6 (PA6) je 0,338 W / (m · K), je -li naplněna 50% oxidem aluminou, tepelná vodivost kompozitu je 1,57krát vyšší než čistá PA6; Při přidání 25% modifikovaného oxidu zinečnatého je tepelná vodivost kompozitu třikrát vyšší než u čistého PA6. Když se přidá 20% grafenový nanosheet, tepelná vodivost kompozitu dosáhne 4,11 w/(m • k), což se zvyšuje více než 15krát než čistý PA6, což ukazuje obrovský potenciál grafenu v oblasti tepelného řízení.

1. Příprava a tepelná vodivost kompozitů grafenu/polymeru

Tepelná vodivost kompozitů grafenu/polymeru je neoddělitelná od podmínek zpracování v procesu přípravy. Různé metody přípravy mění rozdíl v disperzi, účinku mezifázové a prostorové struktury plniva v matrici a tyto faktory určují tuhost, sílu, houževnatost a tažnost kompozitu. Pokud jde o současný výzkum, u kompozitů grafenu/polymeru lze stupeň disperze grafenu a stupeň peelingu grafenových listů řídit kontrolou smyku, teploty a polárních rozpouštědel.

2. Faktory ovlivňující výkonnost grafenu s vysokou tepelnou vodivostí plasty

2.1 Přidání množství grafenu

V plastu s vysokou tepelnou vodivostí naplněnou grafenem, jak se zvyšuje množství grafenu, se v systému postupně vytváří tepelný vodivý síťový řetězec, což výrazně zlepšuje tepelnou vodivost kompozitního materiálu.

Studiem tepelné vodivosti grafenových kompozitů založených na epoxidové pryskyřici (EP) se zjistí, že poměr plnění grafenu (asi 4 vrstvy) může zvýšit tepelnou vodivost EP asi 30krát až 6,44. W/(m • k), zatímco tradiční tepelné vodivé plnivy vyžadují k dosažení tohoto účinku 70% (objemová frakce) plniva.

2.2 Počet vrstev grafenu
U vícevrstvých grafenu studie na 1-10 vrstvách grafenu zjistila, že když se počet grafenových vrstev zvýšil z 2 na 4, tepelná vodivost se snížila z 2 800 W/(m • K) na 1300 W/(m • K). Z toho vyplývá, že tepelná vodivost grafenu má tendenci se snižovat se zvýšením počtu vrstev.

Je to proto, že vícevrstvý grafen bude s časem aglomerovat, což způsobí snížení tepelné vodivosti. Současně defekty v grafenu a poruše okraje sníží tepelnou vodivost grafenu.

2.3 Typy substrátu
Mezi hlavní komponenty plastů s vysokou tepelnou vodivostí patří maticové materiály a plniva. Graphene je nejlepší volbou pro plnivy kvůli jeho vynikající tepelné vodivosti. Odlišné kompozice matrice ovlivňují tepelnou vodivost. Polyamid (PA) má dobré mechanické vlastnosti, odolnost proti teplu, odolnost proti opotřebení, koeficient s nízkým třením, jistou zpomalení hoření, snadné zpracování, vhodné pro modifikaci plnění, pro zlepšení jeho výkonu a rozšíření pole aplikací.

Studie zjistila, že když je objemová frakce grafenu 5%, tepelná vodivost kompozitu je 4krát vyšší než u běžného polymeru, a když se objemová frakce grafenu zvýší na 40%, tepelná vodivost kompozitu se zvýší o 20krát. .

2.4 Uspořádání a distribuce grafenu v matici
Bylo zjištěno, že směrové vertikální stohování grafenu může zlepšit jeho tepelnou vodivost.
Kromě toho distribuce plniva v matrici také ovlivňuje tepelnou vodivost kompozitu. Když je výplň rovnoměrně rozptýlena v matrici a tvoří tepelně vodivý síťový řetězec, tepelná vodivost kompozitu je výrazně zlepšena.

2.5 Odolnost proti rozhraní a síla spojování rozhraní
Obecně je mezifázová kompatibilita mezi částicemi anorganických plniv a organická pryskyřičná matrice špatná a částice plniva jsou snadno aglomerovány v matrici, což ztěžuje vytvoření jednotné rozptyl. Kromě toho rozdíl v povrchovém napětí mezi částicemi anorganického plniva a matricí ztěžuje namočení povrchu částic plniva, což má za následek dutiny na rozhraní mezi těmito dvěma, čímž se zvyšuje mezifázový tepelný odolnost polymerového kompozitu.

3. závěr
Plasty s vysokou tepelnou vodivostí naplněné grafenem mají vysokou tepelnou vodivost a dobrou tepelnou stabilitu a jejich vyhlídky na vývoj jsou velmi široké. Kromě tepelné vodivosti má grafen další vynikající vlastnosti, jako je vysoká pevnost, vysoké elektrické a optické vlastnosti, a je široce používán v mobilních zařízeních, leteckém prostoru a nových energetických bateriích.

Hongwu Nano zkoumá a vyvíjí nanomateriály od roku 2002 a na základě vyzrálých zkušeností a pokročilé technologie poskytuje Hongwu Nano diverzifikované profesionální služby, aby uživatelům poskytovala různá profesionální řešení pro efektivnější praktické aplikace.