Plast med høj termisk ledningsevne viser ekstraordinære talenter inden for transformatorinduktorer, elektroniske komponenters varmeafledning, specielle kabler, elektronisk emballage, termisk indkapsling og andre områder for deres gode behandlingsydelse, lave pris og fremragende varmeledningsevne.Plast med høj termisk ledningsevne med grafen som fyldstof kan opfylde kravene til udvikling af høj densitet og høj integrationskonstruktion i termisk styring og elektronikindustrien.

Konventionel termisk ledende plast er hovedsageligt fyldt med højt varmeledende metal eller uorganiske fyldstofpartikler for ensartet at fylde polymermatrixmaterialerne.Når mængden af ​​fyldstof når et vist niveau, danner fyldstoffet en kæde- og netværkslignende morfologi i systemet, det vil sige en termisk ledende netværkskæde.Når orienteringsretningen af ​​disse varmeledende mesh-kæder er parallel med varmestrømningsretningen, forbedres systemets termiske ledningsevne betydeligt.

Højt termisk ledende plast medkulstof nanomateriale grafensom fyldstof kan opfylde kravene til høj densitet og høj integration montageudvikling i termisk styring og elektronikindustrien.For eksempel er den termiske ledningsevne af ren polyamid 6 (PA6) 0,338 W / (m · K), når den er fyldt med 50 % aluminiumoxid, er den termiske ledningsevne af kompositten 1,57 gange den for ren PA6;når der tilsættes 25 % af det modificerede zinkoxid, er kompositmaterialets varmeledningsevne tre gange højere end rent PA6.Når 20% grafen nanopladen tilføjes, når den termiske ledningsevne af kompositten 4,11 W/(m•K), hvilket øges med over 15 gange end ren PA6, hvilket demonstrerer det enorme potentiale af grafen inden for termisk styring.

1. Fremstilling og termisk ledningsevne af grafen/polymer-kompositter

Den termiske ledningsevne af grafen/polymer-kompositter er uadskillelig fra forarbejdningsbetingelserne i fremstillingsprocessen.Forskellige fremstillingsmetoder gør en forskel i spredningen, grænsefladevirkningen og den rumlige struktur af fyldstoffet i matrixen, og disse faktorer bestemmer komposittens stivhed, styrke, sejhed og duktilitet.For så vidt angår den nuværende forskning, for grafen/polymer-kompositter, kan graden af ​​spredning af grafen og graden af ​​afskalning af grafenplader kontrolleres ved at kontrollere forskydning, temperatur og polære opløsningsmidler.

2. Faktorer, der påvirker ydeevnen af ​​grafenfyldt plast med høj termisk ledningsevne

2.1 Tilsætningsmængde af grafen

I den høje termiske ledningsevne plast fyldt med grafen, når mængden af ​​grafen stiger, dannes der gradvist termisk ledende netværkskæde i systemet, hvilket i høj grad forbedrer den termiske ledningsevne af kompositmaterialet.

Ved at studere den termiske ledningsevne af epoxyharpiks (EP)-baserede grafenkompositter, viser det sig, at fyldningsforholdet af grafen (ca. 4 lag) kan øge EP's varmeledningsevne med omkring 30 gange til 6,44.W/(m•K), mens traditionelle termisk ledende fyldstoffer kræver 70% (volumenfraktion) af fyldstoffet for at opnå denne effekt.

2.2 Antal lag af grafen
For flerlags grafen fandt undersøgelsen af ​​1-10 lag grafen, at når antallet af grafenlag blev øget fra 2 til 4, faldt den termiske ledningsevne fra 2 800 W/(m•K) til 1300 W/(m•K) ).Det følger heraf, at den termiske ledningsevne af grafen har en tendens til at falde med stigningen i antallet af lag.

Dette skyldes, at flerlagsgrafenen vil agglomerere med tiden, hvilket vil få den termiske ledningsevne til at falde.Samtidig vil defekterne i grafenet og uorden i kanten reducere grafenens varmeledningsevne.

2.3 Typer af underlag
Hovedkomponenterne i plast med høj termisk ledningsevne omfatter matrixmaterialer og fyldstoffer.Grafen er det bedste valg til fyldstoffer på grund af dets fremragende varmeledningsevne. Forskellige matrixsammensætninger påvirker varmeledningsevnen.Polyamid (PA) har gode mekaniske egenskaber, varmebestandighed, slidstyrke, lav friktionskoefficient, vis flammehæmning, let forarbejdning, egnet til fyldningsmodifikation, for at forbedre dens ydeevne og udvide anvendelsesområdet.

Undersøgelsen viste, at når volumenfraktionen af ​​grafen er 5%, er kompositmaterialets termiske ledningsevne 4 gange højere end for den almindelige polymer, og når volumenfraktionen af ​​grafen øges til 40%, er kompositmaterialets termiske ledningsevne. øges med 20 gange..

2.4 Arrangement og fordeling af grafen i matrix
Det har vist sig, at den retningsbestemte vertikale stabling af grafen kan forbedre dens varmeledningsevne.
Derudover påvirker fordelingen af ​​fyldstoffet i matrixen også komposittens varmeledningsevne.Når fyldstoffet er ensartet fordelt i matrixen og danner en termisk ledende netværkskæde, forbedres komposittens termiske ledningsevne væsentligt.

2.5 Interfacemodstand og grænsefladekoblingsstyrke
Generelt er grænsefladekompatibiliteten mellem de uorganiske fyldstofpartikler og den organiske harpiksmatrix dårlig, og fyldstofpartiklerne agglomereres let i matrixen, hvilket gør det vanskeligt at danne en ensartet dispersion.Derudover gør forskellen i overfladespænding mellem de uorganiske fyldstofpartikler og matrixen det vanskeligt for overfladen af ​​fyldstofpartiklerne at blive befugtet af harpiksmatricen, hvilket resulterer i hulrum ved grænsefladen mellem de to, hvorved grænsefladens termiske modstand øges. af polymerkompositten.

3. Konklusion
Plast fyldt med grafen med høj varmeledningsevne har høj varmeledningsevne og god termisk stabilitet, og deres udviklingsmuligheder er meget brede.Udover den termiske ledningsevne har grafen andre fremragende egenskaber, såsom høj styrke, høje elektriske og optiske egenskaber, og er meget udbredt i mobile enheder, rumfart og nye energibatterier.

Hongwu Nano har forsket og udviklet nanomaterialer siden 2002, og baseret på moden erfaring og avanceret teknologi, markedsorienteret, leverer Hongwu Nano diversificerede professionelle tilpassede tjenester for at give brugerne forskellige professionelle løsninger til mere effektive praktiske applikationer.