Korkean lämmönjohtavuuden omaavat muovit osoittavat poikkeuksellisia kykyjä muuntajainduktoreissa, elektroniikkakomponenttien lämmönpoistossa, erikoiskaapeleissa, elektroniikkapakkauksissa, lämpökäsittelyssä ja muilla aloilla niiden hyvän käsittelyn, alhaisen hinnan ja erinomaisen lämmönjohtavuuden vuoksi.Korkean lämmönjohtavuuden muovit, joissa on grafeeni täyteaineena, voivat täyttää korkean tiheyden ja korkean integroinnin kokoonpanokehityksen vaatimukset lämmönhallinnassa ja elektroniikkateollisuudessa.

Perinteiset lämpöä johtavat muovit täytetään pääasiassa erittäin lämpöä johtavilla metalli- tai epäorgaanisilla täyteainehiukkasilla polymeerimatriisimateriaalien tasaiseksi täyttämiseksi.Kun täyteainemäärä saavuttaa tietyn tason, täyteaine muodostaa järjestelmään ketjumaisen ja verkkomaisen morfologian eli lämpöä johtavan verkkoketjun.Kun näiden lämpöä johtavien verkkoketjujen suunta on yhdensuuntainen lämmön virtaussuunnan kanssa, järjestelmän lämmönjohtavuus paranee huomattavasti.

Erittäin lämpöä johtavat muovithiilinanomateriaali grafeenitäyteaineena voi täyttää korkean tiheyden ja korkean integroinnin kokoonpanokehityksen vaatimukset lämmönhallinnassa ja elektroniikkateollisuudessa.Esimerkiksi puhtaan polyamidin 6 (PA6) lämmönjohtavuus on 0,338 W / (m · K), kun se on täytetty 50-prosenttisella alumiinioksidilla, komposiitin lämmönjohtavuus on 1,57 kertaa puhtaan PA6:n;kun lisätään 25 % modifioitua sinkkioksidia, komposiitin lämmönjohtavuus on kolme kertaa korkeampi kuin puhtaan PA6:n.Kun 20 % grafeenin nanoarkki lisätään, komposiitin lämmönjohtavuus saavuttaa 4,11 W/(m•K), mikä on yli 15 kertaa suurempi kuin puhdas PA6, mikä osoittaa grafeenin valtavan potentiaalin lämmönhallinnan alalla.

1. Grafeeni/polymeerikomposiittien valmistus ja lämmönjohtavuus

Grafeeni/polymeerikomposiittien lämmönjohtavuus on erottamaton valmistusprosessin käsittelyolosuhteista.Eri valmistusmenetelmät muuttavat täyteaineen dispergoitumista, rajapintavaikutuksia ja tilarakennetta matriisissa, ja nämä tekijät määräävät komposiitin jäykkyyden, lujuuden, sitkeyden ja sitkeyden.Mitä nykyiseen tutkimukseen tulee, grafeeni/polymeerikomposiittien osalta grafeenin dispergointiastetta ja grafeenilevyjen kuoriutumisastetta voidaan ohjata säätämällä leikkausvoimaa, lämpötilaa ja polaarisia liuottimia.

2. Grafeenilla täytettyjen korkean lämmönjohtavuuden omaavien muovien suorituskykyyn vaikuttavat tekijät

2.1 Grafeenin lisäysmäärä

Korkean lämmönjohtavuuden omaavassa grafeenilla täytetyssä muovissa grafeenin määrän kasvaessa järjestelmään muodostuu vähitellen lämpöä johtava verkkoketju, mikä parantaa huomattavasti komposiittimateriaalin lämmönjohtavuutta.

Tutkimalla epoksihartsi (EP) -pohjaisten grafeenikomposiittien lämmönjohtavuutta havaitaan, että grafeenin täyttösuhde (noin 4 kerrosta) voi nostaa EP:n lämmönjohtavuutta noin 30-kertaiseksi arvoon 6,44.W/(m•K), kun taas perinteiset lämpöä johtavat täyteaineet vaativat 70 % (tilavuusosuus) täyteaineesta tämän vaikutuksen saavuttamiseksi.

2.2 Grafeenikerrosten lukumäärä
Monikerroksisen grafeenin tutkimuksessa 1–10 grafeenikerrosta havaittiin, että kun grafeenikerrosten lukumäärää nostettiin 2:sta 4:ään, lämmönjohtavuus laski 2 800 W/(m•K) arvoon 1300 W/(m•K). ).Tästä seuraa, että grafeenin lämmönjohtavuus pyrkii laskemaan kerrosten lukumäärän kasvaessa.

Tämä johtuu siitä, että monikerroksinen grafeeni agglomeroituu ajan myötä, mikä aiheuttaa lämmönjohtavuuden heikkenemisen.Samaan aikaan grafeenin viat ja reunan epätasaisuus vähentävät grafeenin lämmönjohtavuutta.

2.3 Alustatyypit
Korkean lämmönjohtavuuden omaavien muovien pääkomponentteja ovat matriisimateriaalit ja täyteaineet.Grafeeni on paras valinta täyteaineiksi erinomaisen lämmönjohtavuutensa ansiosta. Erilaiset matriisikoostumukset vaikuttavat lämmönjohtavuuteen.Polyamidilla (PA) on hyvät mekaaniset ominaisuudet, lämmönkestävyys, kulutuskestävyys, alhainen kitkakerroin, tietty palonestokyky, helppo käsittely, soveltuu täyttömuokkaukseen, parantaa sen suorituskykyä ja laajentaa käyttöaluetta.

Tutkimuksessa havaittiin, että kun grafeenin tilavuusosuus on 5 %, komposiitin lämmönjohtavuus on 4 kertaa suurempi kuin tavallisen polymeerin, ja kun grafeenin tilavuusosuus nostetaan 40 prosenttiin, komposiitin lämmönjohtavuus. kasvaa 20-kertaiseksi..

2.4 Grafeenin järjestys ja jakautuminen matriisissa
On havaittu, että grafeenin suunnattu pystysuora pinoaminen voi parantaa sen lämmönjohtavuutta.
Lisäksi täyteaineen jakautuminen matriisissa vaikuttaa myös komposiitin lämmönjohtavuuteen.Kun täyteaine jakautuu tasaisesti matriisiin ja muodostaa lämpöä johtavan verkkoketjun, komposiitin lämmönjohtavuus paranee merkittävästi.

2.5 Liitäntäresistanssi ja liitännän kytkentälujuus
Yleisesti ottaen epäorgaanisten täyteainehiukkasten ja orgaanisen hartsimatriisin välinen rajapintojen yhteensopivuus on huono, ja täyteainehiukkaset agglomeroituvat helposti matriisiin, mikä vaikeuttaa tasaisen dispersion muodostamista.Lisäksi epäorgaanisten täyteainehiukkasten ja matriisin välinen pintajännitysero vaikeuttaa täyteainehiukkasten pinnan kastumista hartsimatriisin vaikutuksesta, mikä johtaa onteloihin näiden kahden rajapinnassa, mikä lisää rajapintojen lämpövastusta. polymeerikomposiitista.

3. Johtopäätös
Grafeenilla täytetyillä korkean lämmönjohtavuuden muoveilla on korkea lämmönjohtavuus ja hyvä lämmönkestävyys, ja niiden kehitysnäkymät ovat hyvin laajat.Lämmönjohtavuuden lisäksi grafeenilla on muita erinomaisia ​​ominaisuuksia, kuten korkea lujuus, korkeat sähköiset ja optiset ominaisuudet, ja sitä käytetään laajasti mobiililaitteissa, ilmailussa ja uusissa energiaakuissa.

Hongwu Nano on tutkinut ja kehittänyt nanomateriaaleja vuodesta 2002, ja kypsyneen kokemuksen ja edistyneen teknologian, markkinasuuntautuneen, Hongwu Nano tarjoaa monipuolisia ammatillisia räätälöityjä palveluita tarjotakseen käyttäjille erilaisia ​​ammattimaisia ​​ratkaisuja tehokkaampiin käytännön sovelluksiin.