Kõrge soojusjuhtivusega plastid näitavad erakordseid andeid trafode induktiivpoolide, elektroonikakomponentide soojuse hajumise, spetsiaalsete kaablite, elektroonikapakendite, soojuspakendite ja muudes valdkondades nende hea töötlemisvõime, madala hinna ja suurepärase soojusjuhtivusega.Kõrge soojusjuhtivusega plastid grafeeniga täiteainena vastavad kõrge tihedusega ja kõrge integratsiooniga koostu arendamise nõuetele soojusjuhtimise ja elektroonikatööstuses.

Tavalised soojusjuhtivad plastid täidetakse peamiselt kõrge soojusjuhtivusega metalli või anorgaaniliste täiteaineosakestega, et täita polümeermaatriksi materjale ühtlaselt.Kui täiteaine kogus saavutab teatud taseme, moodustab täiteaine süsteemis ahelataolise ja võrgutaolise morfoloogia ehk soojust juhtiva võrguahela.Kui nende soojusjuhtivate võrguahelate orientatsiooni suund on paralleelne soojusvoolu suunaga, paraneb süsteemi soojusjuhtivus oluliselt.

Kõrge soojusjuhtivusega plastikud koossüsinik-nanomaterjalist grafeentäiteainena võib vastata kõrge tihedusega ja kõrge integratsiooniga koostu arendamise nõuetele soojusjuhtimise ja elektroonikatööstuses.Näiteks puhta polüamiidi 6 (PA6) soojusjuhtivus on 0,338 W / (m · K), 50% alumiiniumoksiidiga täidetud komposiidi soojusjuhtivus on 1,57 korda suurem kui puhta PA6 puhul;25% modifitseeritud tsinkoksiidi lisamisel on komposiidi soojusjuhtivus kolm korda kõrgem kui puhta PA6 oma.Kui lisada 20% grafeeni nanoleht, jõuab komposiidi soojusjuhtivus 4,11 W/(m•K), mis on üle 15 korra suurem kui puhas PA6, mis näitab grafeeni tohutut potentsiaali soojusjuhtimise valdkonnas.

1. Grafeen/polümeer komposiitide valmistamine ja soojusjuhtivus

Grafeeni/polümeeri komposiitide soojusjuhtivus on valmistamisprotsessi töötlemistingimustest lahutamatu.Erinevad valmistamismeetodid muudavad maatriksis oleva täiteaine dispersiooni, liidese mõju ja ruumilise struktuuri ning need tegurid määravad komposiidi jäikuse, tugevuse, sitkuse ja plastilisuse.Mis puudutab praegusi uuringuid, siis grafeeni/polümeeri komposiitide puhul saab grafeeni dispersiooniastet ja grafeenilehtede koorumise astet kontrollida nihke, temperatuuri ja polaarsete lahustite juhtimisega.

2. Grafeentäidisega kõrge soojusjuhtivusega plastide jõudlust mõjutavad tegurid

2.1 Grafeeni lisamine

Grafeeniga täidetud suure soojusjuhtivusega plastis moodustub grafeeni koguse suurenedes süsteemis järk-järgult soojusjuhtiv võrgustik, mis parandab oluliselt komposiitmaterjali soojusjuhtivust.

Epoksüvaigul (EP) põhinevate grafeenikomposiitide soojusjuhtivust uurides leiti, et grafeeni täiteaste (umbes 4 kihti) võib tõsta EP soojusjuhtivust umbes 30 korda 6,44-ni.W/(m•K), samas kui traditsioonilised soojusjuhtivad täiteained vajavad selle efekti saavutamiseks 70% (mahuosa) täiteainest.

2.2 Grafeeni kihtide arv
Mitmekihilise grafeeni puhul leiti 1–10 grafeenikihi uuringus, et kui grafeenikihtide arvu suurendati 2-lt 4-le, vähenes soojusjuhtivus 2800 W/(m•K)-lt 1300 W/(m•K)-ni. ).Sellest järeldub, et grafeeni soojusjuhtivus kipub kihtide arvu suurenedes vähenema.

Selle põhjuseks on asjaolu, et mitmekihiline grafeen aglomeerub aja jooksul, mis põhjustab soojusjuhtivuse vähenemist.Samal ajal vähendavad grafeeni defektid ja serva ebaühtlus grafeeni soojusjuhtivust.

2.3 Substraadi tüübid
Kõrge soojusjuhtivusega plastide põhikomponentide hulka kuuluvad maatriksmaterjalid ja täiteained.Grafeen on täiteainete jaoks parim valik oma suurepärase soojusjuhtivuse tõttu. Soojusjuhtivust mõjutavad erinevad maatriksi koostised.Polüamiidil (PA) on head mehaanilised omadused, kuumakindlus, kulumiskindlus, madal hõõrdetegur, teatav leegiaeglustus, lihtne töötlemine, sobib täitmiseks muutmiseks, selle jõudluse parandamiseks ja kasutusala laiendamiseks.

Uuringus leiti, et kui grafeeni mahuosa on 5%, on komposiidi soojusjuhtivus 4 korda kõrgem kui tavalisel polümeeril ja kui grafeeni mahuosa suurendatakse 40% -ni, on komposiidi soojusjuhtivus. suurendatakse 20 korda..

2.4 Grafeeni paigutus ja jaotus maatriksis
On leitud, et grafeeni suunatud vertikaalne virnastamine võib parandada selle soojusjuhtivust.
Lisaks mõjutab täiteaine jaotus maatriksis ka komposiidi soojusjuhtivust.Kui täiteaine on maatriksis ühtlaselt hajutatud ja moodustab soojust juhtiva võrguahela, paraneb komposiidi soojusjuhtivus oluliselt.

2.5 Liidese takistus ja liidese sidumise tugevus
Üldiselt on anorgaaniliste täiteaineosakeste ja orgaanilise vaigu maatriksi liidese ühilduvus halb ning täiteaineosakesed aglomeeruvad maatriksis kergesti, muutes ühtlase dispersiooni moodustamise keeruliseks.Lisaks raskendab anorgaaniliste täiteaineosakeste ja maatriksi pindpinevuste erinevus täiteaineosakeste pinna niisutamist vaigumaatriksi poolt, mille tulemuseks on tühimikud nende kahe liidese vahel, suurendades seeläbi liidese soojustakistust. polümeerkomposiidist.

3. Järeldus
Suure soojusjuhtivusega grafeeniga täidetud plastidel on kõrge soojusjuhtivus ja hea termiline stabiilsus ning nende arenguväljavaated on väga laiad.Lisaks soojusjuhtivusele on grafeenil ka teisi suurepäraseid omadusi, nagu kõrge tugevus, kõrged elektrilised ja optilised omadused, ning seda kasutatakse laialdaselt mobiilseadmetes, kosmosetööstuses ja uutes energiapatareides.

Hongwu Nano on nanomaterjale uurinud ja arendanud alates 2002. aastast ning laagerdunud kogemuste ja arenenud tehnoloogia põhjal, turule orienteeritud Hongwu Nano pakub mitmekesiseid professionaalseid kohandatud teenuseid, et pakkuda kasutajatele erinevaid professionaalseid lahendusi tõhusamate praktiliste rakenduste jaoks.