Τα τελευταία χρόνια, η θερμική αγωγιμότητα των προϊόντων από καουτσούκ έχει λάβει μεγάλη προσοχή.Τα θερμικά αγώγιμα προϊόντα από καουτσούκ χρησιμοποιούνται ευρέως στους τομείς της αεροδιαστημικής, της αεροπορίας, των ηλεκτρονικών και των ηλεκτρικών συσκευών για να παίξουν ρόλο στην αγωγιμότητα της θερμότητας, τη μόνωση και την απορρόφηση κραδασμών.Η βελτίωση της θερμικής αγωγιμότητας είναι εξαιρετικά σημαντική για τα θερμικά αγώγιμα προϊόντα από καουτσούκ.Το σύνθετο υλικό από καουτσούκ που παρασκευάζεται από το θερμικά αγώγιμο πληρωτικό μπορεί να μεταφέρει αποτελεσματικά τη θερμότητα, η οποία έχει μεγάλη σημασία για τη συμπύκνωση και τη σμίκρυνση των ηλεκτρονικών προϊόντων, καθώς και τη βελτίωση της αξιοπιστίας τους και την παράταση της διάρκειας ζωής τους.
Επί του παρόντος, τα υλικά από καουτσούκ που χρησιμοποιούνται στα ελαστικά πρέπει να έχουν τα χαρακτηριστικά χαμηλής παραγωγής θερμότητας και υψηλής θερμικής αγωγιμότητας.Από τη μία πλευρά, στη διαδικασία βουλκανισμού ελαστικών, η απόδοση μεταφοράς θερμότητας του καουτσούκ βελτιώνεται, ο ρυθμός βουλκανισμού αυξάνεται και η κατανάλωση ενέργειας μειώνεται.Η θερμότητα που παράγεται κατά την οδήγηση μειώνει τη θερμοκρασία του σκελετού και μειώνει την υποβάθμιση της απόδοσης του ελαστικού που προκαλείται από την υπερβολική θερμοκρασία.Η θερμική αγωγιμότητα του θερμικά αγώγιμου καουτσούκ καθορίζεται κυρίως από την ελαστική μήτρα και το θερμικά αγώγιμο πληρωτικό.Η θερμική αγωγιμότητα είτε των σωματιδίων είτε του ινώδους θερμοαγώγιμου πληρωτικού είναι πολύ καλύτερη από αυτή της ελαστικής μήτρας.
Τα πιο συχνά χρησιμοποιούμενα θερμικά αγώγιμα πληρωτικά είναι τα ακόλουθα υλικά:
1. Νανοκαρβίδιο του πυριτίου κυβικής βήτα φάσης (SiC)
Η σκόνη καρβιδίου του πυριτίου νανο-κλίμακας σχηματίζει αλυσίδες αγωγιμότητας θερμότητας επαφής και διακλαδώνεται ευκολότερα με πολυμερή, σχηματίζοντας τον σκελετό αγωγιμότητας της αλυσίδας Si-O-Si ως την κύρια διαδρομή θερμικής αγωγιμότητας, η οποία βελτιώνει σημαντικά τη θερμική αγωγιμότητα του σύνθετου υλικού χωρίς να μειώνεται η σύνθετο υλικό Οι μηχανικές ιδιότητες.
Η θερμική αγωγιμότητα του εποξειδικού σύνθετου υλικού καρβιδίου του πυριτίου αυξάνεται με την αύξηση της ποσότητας καρβιδίου του πυριτίου και το νανοκαρβίδιο του πυριτίου μπορεί να δώσει στο σύνθετο υλικό καλή θερμική αγωγιμότητα όταν η ποσότητα είναι χαμηλή.Η αντοχή στην κάμψη και η αντοχή σε κρούση των εποξειδικών σύνθετων υλικών καρβιδίου του πυριτίου αυξάνονται πρώτα και μετά μειώνονται με την αύξηση της ποσότητας καρβιδίου του πυριτίου.Η τροποποίηση της επιφάνειας του καρβιδίου του πυριτίου μπορεί να βελτιώσει αποτελεσματικά τη θερμική αγωγιμότητα και τις μηχανικές ιδιότητες του σύνθετου υλικού.
Το καρβίδιο του πυριτίου έχει σταθερές χημικές ιδιότητες, η θερμική του αγωγιμότητα είναι καλύτερη από άλλα πληρωτικά ημιαγωγών και η θερμική του αγωγιμότητα είναι ακόμη μεγαλύτερη από αυτή του μετάλλου σε θερμοκρασία δωματίου.Ερευνητές από το Πανεπιστήμιο Χημικής Τεχνολογίας του Πεκίνου διεξήγαγαν έρευνα σχετικά με τη θερμική αγωγιμότητα της αλουμίνας και του καουτσούκ σιλικόνης ενισχυμένου με καρβίδιο του πυριτίου.Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι η θερμική αγωγιμότητα του καουτσούκ σιλικόνης αυξάνεται καθώς αυξάνεται η ποσότητα καρβιδίου του πυριτίου.Όταν η ποσότητα του καρβιδίου του πυριτίου είναι η ίδια, η θερμική αγωγιμότητα του ελαστικού σιλικόνης ενισχυμένου με καρβίδιο του πυριτίου μικρού μεγέθους είναι μεγαλύτερη από εκείνη του ελαστικού σιλικόνης ενισχυμένου με καρβίδιο του πυριτίου μεγάλου μεγέθους.Η θερμική αγωγιμότητα του καουτσούκ πυριτίου ενισχυμένου με καρβίδιο του πυριτίου είναι καλύτερη από αυτή του ελαστικού πυριτίου ενισχυμένου με αλουμίνα.Όταν η αναλογία μάζας αλουμίνας/καρβιδίου του πυριτίου είναι 8/2 και η συνολική ποσότητα είναι 600 μέρη, η θερμική αγωγιμότητα του καουτσούκ πυριτίου είναι η καλύτερη.
Το νιτρίδιο του αργιλίου είναι ατομικός κρύσταλλος και ανήκει στο νιτρίδιο του διαμαντιού.Μπορεί να υπάρχει σταθερά σε υψηλή θερμοκρασία 2200 ℃.Έχει καλή θερμική αγωγιμότητα και χαμηλό συντελεστή θερμικής διαστολής, καθιστώντας το ένα καλό υλικό θερμικού σοκ.Η θερμική αγωγιμότητα του νιτριδίου του αργιλίου είναι 320 W·(m·K)-1, η οποία είναι κοντά στη θερμική αγωγιμότητα του οξειδίου του βορίου και του καρβιδίου του πυριτίου και είναι περισσότερο από 5 φορές μεγαλύτερη από αυτή της αλουμίνας.Ερευνητές από το Πανεπιστήμιο Επιστήμης και Τεχνολογίας του Qingdao μελέτησαν τη θερμική αγωγιμότητα των σύνθετων υλικών από καουτσούκ EPDM ενισχυμένα με νιτρίδιο αλουμινίου.Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι: καθώς αυξάνεται η ποσότητα νιτριδίου του αργιλίου, αυξάνεται η θερμική αγωγιμότητα του σύνθετου υλικού.η θερμική αγωγιμότητα του σύνθετου υλικού χωρίς νιτρίδιο αλουμινίου είναι 0,26 W·(m·K)-1, όταν η ποσότητα του νιτριδίου του αργιλίου αυξάνεται στα 80 μέρη, η θερμική αγωγιμότητα του σύνθετου υλικού φτάνει τα 0,442 W·(m·K) -1, αύξηση 70%.
Η αλουμίνα είναι ένα είδος πολυλειτουργικού ανόργανου πληρωτικού, το οποίο έχει μεγάλη θερμική αγωγιμότητα, διηλεκτρική σταθερά και καλή αντοχή στη φθορά.Χρησιμοποιείται ευρέως σε σύνθετα υλικά από καουτσούκ.
Ερευνητές από το Πανεπιστήμιο Χημικής Τεχνολογίας του Πεκίνου δοκίμασαν τη θερμική αγωγιμότητα των σύνθετων υλικών νανο-αλουμίνας/νανοσωλήνων άνθρακα/φυσικού καουτσούκ.Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι η συνδυασμένη χρήση νανο-αλουμίνας και νανοσωλήνων άνθρακα έχει συνεργική επίδραση στη βελτίωση της θερμικής αγωγιμότητας του σύνθετου υλικού.Όταν η ποσότητα των νανοσωλήνων άνθρακα είναι σταθερή, η θερμική αγωγιμότητα του σύνθετου υλικού αυξάνεται γραμμικά με την αύξηση της ποσότητας νανο-αλουμίνας.όταν 100 Όταν χρησιμοποιείται νανο-αλουμίνα ως θερμικά αγώγιμο πληρωτικό, η θερμική αγωγιμότητα του σύνθετου υλικού αυξάνεται κατά 120%.Όταν χρησιμοποιούνται 5 μέρη νανοσωλήνων άνθρακα ως θερμικά αγώγιμο πληρωτικό, η θερμική αγωγιμότητα του σύνθετου υλικού αυξάνεται κατά 23%.Όταν χρησιμοποιούνται 100 μέρη αλουμίνας και 5 μέρη Όταν χρησιμοποιούνται νανοσωλήνες άνθρακα ως θερμικά αγώγιμο υλικό πλήρωσης, η θερμική αγωγιμότητα του σύνθετου υλικού αυξάνεται κατά 155%.Το πείραμα εξάγει επίσης τα ακόλουθα δύο συμπεράσματα: Πρώτον, όταν η ποσότητα των νανοσωλήνων άνθρακα είναι σταθερή, καθώς αυξάνεται η ποσότητα της νανο-αλουμίνας, η δομή του δικτύου πλήρωσης που σχηματίζεται από αγώγιμα σωματίδια πλήρωσης στο καουτσούκ αυξάνεται σταδιακά και ο παράγοντας απώλειας του το σύνθετο υλικό αυξάνεται σταδιακά.Όταν χρησιμοποιούνται μαζί 100 μέρη νανο-αλουμίνας και 3 μέρη νανοσωλήνων άνθρακα, η παραγωγή θερμότητας δυναμικής συμπίεσης του σύνθετου υλικού είναι μόνο 12 ℃ και οι δυναμικές μηχανικές ιδιότητες είναι εξαιρετικές.Δεύτερον, όταν η ποσότητα των νανοσωλήνων άνθρακα είναι σταθερή, καθώς η ποσότητα της νανο-αλουμίνας αυξάνεται, η σκληρότητα και η αντοχή σε σχίσιμο των σύνθετων υλικών αυξάνονται, ενώ η αντοχή σε εφελκυσμό και η επιμήκυνση κατά τη θραύση μειώνονται.
Οι νανοσωλήνες άνθρακα έχουν εξαιρετικές φυσικές ιδιότητες, θερμική αγωγιμότητα και ηλεκτρική αγωγιμότητα και είναι ιδανικά ενισχυτικά πληρωτικά.Τα ενισχυτικά σύνθετα υλικά από καουτσούκ έχουν λάβει ευρεία προσοχή.Οι νανοσωλήνες άνθρακα σχηματίζονται από κατσαρά στρώματα φύλλων γραφίτη.Είναι ένα νέο είδος υλικού γραφίτη με κυλινδρική δομή με διάμετρο δεκάδων νανόμετρων (10-30nm, 30-60nm, 60-100nm).Η θερμική αγωγιμότητα των νανοσωλήνων άνθρακα είναι 3000 W·(m·K)-1, δηλαδή 5 φορές η θερμική αγωγιμότητα του χαλκού.Οι νανοσωλήνες άνθρακα μπορούν να βελτιώσουν σημαντικά τη θερμική αγωγιμότητα, την ηλεκτρική αγωγιμότητα και τις φυσικές ιδιότητες του καουτσούκ και η ενίσχυση και η θερμική αγωγιμότητά τους είναι καλύτερες από τα παραδοσιακά υλικά πλήρωσης όπως η αιθάλη, οι ίνες άνθρακα και οι ίνες γυαλιού.Ερευνητές από το Πανεπιστήμιο Επιστήμης και Τεχνολογίας του Qingdao πραγματοποίησαν έρευνα σχετικά με τη θερμική αγωγιμότητα των νανοσωλήνων άνθρακα/σύνθετων υλικών EPDM.Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι: οι νανοσωλήνες άνθρακα μπορούν να βελτιώσουν τη θερμική αγωγιμότητα και τις φυσικές ιδιότητες των σύνθετων υλικών.Καθώς η ποσότητα των νανοσωλήνων άνθρακα αυξάνεται, η θερμική αγωγιμότητα των σύνθετων υλικών αυξάνεται και η αντοχή εφελκυσμού και η επιμήκυνση κατά τη θραύση αρχικά αυξάνονται και μετά μειώνονται. Η τάση εφελκυσμού και η αντοχή σχισίματος αυξάνονται.Όταν η ποσότητα των νανοσωλήνων άνθρακα είναι μικρή, οι νανοσωλήνες άνθρακα μεγάλης διαμέτρου σχηματίζουν ευκολότερα θερμοαγώγιμες αλυσίδες από τους νανοσωλήνες άνθρακα μικρής διαμέτρου και συνδυάζονται καλύτερα με την ελαστική μήτρα.
Ώρα δημοσίευσης: Αύγ-30-2021