उच्च तापीय चालकता वाले प्लास्टिक अपने अच्छे प्रसंस्करण प्रदर्शन, कम कीमत और उत्कृष्ट तापीय चालकता के लिए ट्रांसफार्मर इंडक्टर्स, इलेक्ट्रॉनिक घटक गर्मी लंपटता, विशेष केबल, इलेक्ट्रॉनिक पैकेजिंग, थर्मल पॉटिंग और अन्य क्षेत्रों में असाधारण प्रतिभा दिखाते हैं।भराव के रूप में ग्राफीन के साथ उच्च तापीय चालकता वाले प्लास्टिक थर्मल प्रबंधन और इलेक्ट्रॉनिक्स उद्योग में उच्च घनत्व और उच्च एकीकरण विधानसभा विकास की आवश्यकताओं को पूरा कर सकते हैं।

पारंपरिक थर्मल प्रवाहकीय प्लास्टिक मुख्य रूप से बहुलक मैट्रिक्स सामग्री को समान रूप से भरने के लिए उच्च गर्मी-संचालन धातु या अकार्बनिक भराव कणों से भरे होते हैं।जब भराव की मात्रा एक निश्चित स्तर तक पहुंच जाती है, तो भराव प्रणाली में एक श्रृंखला जैसी और नेटवर्क जैसी आकारिकी बनाता है, जो कि एक ऊष्मीय प्रवाहकीय नेटवर्क श्रृंखला है।जब इन ऊष्मा प्रवाहकीय जाल श्रृंखलाओं की ओरिएंटेशन दिशा ऊष्मा प्रवाह दिशा के समानांतर होती है, तो सिस्टम की तापीय चालकता में बहुत सुधार होता है।

उच्च तापीय प्रवाहकीय प्लास्टिक के साथकार्बन नैनोमटेरियल ग्राफीनभराव के रूप में थर्मल प्रबंधन और इलेक्ट्रॉनिक्स उद्योग में उच्च घनत्व और उच्च एकीकरण विधानसभा विकास की आवश्यकताओं को पूरा कर सकते हैं।उदाहरण के लिए, शुद्ध पॉलियामाइड 6 (PA6) की तापीय चालकता 0.338 W / (m · K) है, जब 50% एल्यूमिना से भरा जाता है, तो समग्र की तापीय चालकता शुद्ध PA6 की तापीय चालकता 1.57 गुना होती है;25% संशोधित जिंक ऑक्साइड जोड़ने पर, समग्र की तापीय चालकता शुद्ध PA6 की तुलना में तीन गुना अधिक होती है।जब 20% ग्राफीन नैनोशीट को जोड़ा जाता है, तो समग्र की तापीय चालकता 4.11 W/(m•K) तक पहुंच जाती है, जो शुद्ध PA6 की तुलना में 15 गुना अधिक बढ़ जाती है, जो थर्मल प्रबंधन के क्षेत्र में ग्राफीन की विशाल क्षमता को प्रदर्शित करता है।

1. ग्राफीन/पॉलिमर कंपोजिट की तैयारी और तापीय चालकता

तैयारी प्रक्रिया में प्रसंस्करण की स्थिति से ग्राफीन / बहुलक कंपोजिट की तापीय चालकता अविभाज्य है।अलग-अलग तैयारी के तरीके मैट्रिक्स में भराव के फैलाव, इंटरफेसियल एक्शन और स्थानिक संरचना में अंतर करते हैं, और ये कारक समग्र की कठोरता, शक्ति, क्रूरता और लचीलापन निर्धारित करते हैं।जहां तक ​​​​वर्तमान शोध का संबंध है, ग्राफीन / पॉलिमर कंपोजिट के लिए, ग्राफीन के फैलाव की डिग्री और ग्राफीन शीट्स के छीलने की डिग्री को कतरनी, तापमान और ध्रुवीय सॉल्वैंट्स को नियंत्रित करके नियंत्रित किया जा सकता है।

2. ग्राफीन से भरे उच्च तापीय चालकता वाले प्लास्टिक के प्रदर्शन को प्रभावित करने वाले कारक

2.1 ग्राफीन की अतिरिक्त मात्रा

ग्रेफीन से भरे उच्च तापीय चालकता वाले प्लास्टिक में, जैसे-जैसे ग्राफीन की मात्रा बढ़ती है, थर्मल प्रवाहकीय नेटवर्क श्रृंखला धीरे-धीरे सिस्टम में बनती है, जो समग्र सामग्री की तापीय चालकता में बहुत सुधार करती है।

एपॉक्सी राल (ईपी) आधारित ग्राफीन कंपोजिट की तापीय चालकता का अध्ययन करके, यह पाया गया है कि ग्राफीन (लगभग 4 परतें) का भरने का अनुपात ईपी की तापीय चालकता को लगभग 30 गुना बढ़ाकर 6.44 कर सकता है।W/(m•K), जबकि पारंपरिक थर्मल कंडक्टिव फिलर्स को इस प्रभाव को प्राप्त करने के लिए फिलर के 70% (वॉल्यूम अंश) की आवश्यकता होती है।

2.2 ग्राफीन की परतों की संख्या
मल्टीलेयर्स ग्राफीन के लिए, ग्राफीन की 1-10 परतों पर किए गए अध्ययन में पाया गया कि जब ग्राफीन परतों की संख्या 2 से 4 तक बढ़ाई गई, तो तापीय चालकता 2 800 W/(m•K) से घटकर 1300 W/(m•K) हो गई ).यह इस प्रकार है कि परतों की संख्या में वृद्धि के साथ ग्राफीन की तापीय चालकता घट जाती है।

ऐसा इसलिए है क्योंकि बहुपरत ग्राफीन समय के साथ ढेर हो जाएगा, जिससे तापीय चालकता कम हो जाएगी।इसी समय, ग्राफीन में दोष और किनारे के विकार से ग्राफीन की तापीय चालकता कम हो जाएगी।

2.3 सब्सट्रेट के प्रकार
उच्च तापीय चालकता वाले प्लास्टिक के मुख्य घटकों में मैट्रिक्स सामग्री और भराव शामिल हैं।अपनी उत्कृष्ट तापीय चालकता के कारण ग्राफीन भराव के लिए सबसे अच्छा विकल्प है। विभिन्न मैट्रिक्स रचनाएँ तापीय चालकता को प्रभावित करती हैं।पॉलियामाइड (पीए) में अच्छे यांत्रिक गुण, गर्मी प्रतिरोध, पहनने के प्रतिरोध, कम घर्षण गुणांक, निश्चित लौ मंदता, आसान प्रसंस्करण, संशोधन भरने के लिए उपयुक्त, इसके प्रदर्शन में सुधार और आवेदन क्षेत्र का विस्तार करने के लिए है।

अध्ययन में पाया गया कि जब ग्राफीन का आयतन अंश 5% होता है, तो समग्र की तापीय चालकता साधारण बहुलक की तुलना में 4 गुना अधिक होती है, और जब ग्राफीन का आयतन अंश 40% तक बढ़ जाता है, तो समग्र की तापीय चालकता 20 गुना बढ़ा है।.

2.4 मैट्रिक्स में ग्राफीन की व्यवस्था और वितरण
यह पाया गया है कि ग्राफीन की दिशात्मक ऊर्ध्वाधर स्टैकिंग इसकी तापीय चालकता में सुधार कर सकती है।
इसके अलावा, मैट्रिक्स में भराव का वितरण समग्र की तापीय चालकता को भी प्रभावित करता है।जब भराव समान रूप से मैट्रिक्स में छितराया जाता है और एक तापीय प्रवाहकीय नेटवर्क श्रृंखला बनाता है, तो समग्र की तापीय चालकता में काफी सुधार होता है।

2.5 इंटरफ़ेस प्रतिरोध और इंटरफ़ेस युग्मन शक्ति
सामान्य तौर पर, अकार्बनिक भराव कणों और कार्बनिक राल मैट्रिक्स के बीच की पारस्परिक अनुकूलता खराब होती है, और भराव के कण आसानी से मैट्रिक्स में ढेर हो जाते हैं, जिससे एक समान फैलाव बनाना मुश्किल हो जाता है।इसके अलावा, अकार्बनिक भराव कणों और मैट्रिक्स के बीच सतह के तनाव में अंतर, भराव कणों की सतह को राल मैट्रिक्स द्वारा गीला करना मुश्किल बनाता है, जिसके परिणामस्वरूप दोनों के बीच इंटरफेस में आवाजें आती हैं, जिससे इंटरफेसियल थर्मल प्रतिरोध में वृद्धि होती है। बहुलक सम्मिश्र का।

3. निष्कर्ष
ग्राफीन से भरे उच्च तापीय चालकता वाले प्लास्टिक में उच्च तापीय चालकता और अच्छी तापीय स्थिरता होती है, और उनके विकास की संभावनाएँ बहुत व्यापक होती हैं।तापीय चालकता के अलावा, ग्राफीन में अन्य उत्कृष्ट गुण हैं, जैसे उच्च शक्ति, उच्च विद्युत और ऑप्टिकल गुण, और व्यापक रूप से मोबाइल उपकरणों, एयरोस्पेस और नई ऊर्जा बैटरी में उपयोग किया जाता है।

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