A nagy hővezetőképességű műanyagok rendkívüli tehetségeket mutatnak a transzformátor induktorok, az elektronikai alkatrészek hőelvezetése, a speciális kábelek, az elektronikai csomagolás, a hőkezelés és más területeken, jó feldolgozási teljesítményük, alacsony áruk és kiváló hővezető képességük miatt.A grafént töltőanyagként használó, nagy hővezető képességű műanyagok megfelelnek a nagy sűrűségű és magas integrációs összeállítás-fejlesztés követelményeinek a hőkezelésben és az elektronikai iparban.

A hagyományos hővezető műanyagokat főként nagy hővezető képességű fém- vagy szervetlen töltőanyag részecskékkel töltik meg, hogy egyenletesen töltsék ki a polimer mátrix anyagokat.Amikor a töltőanyag mennyisége elér egy bizonyos szintet, a töltőanyag a rendszerben lánc- és hálózatszerű morfológiát, azaz hővezető hálózati láncot alkot.Ha ezeknek a hővezető hálóláncoknak az iránya párhuzamos a hőáramlás irányával, a rendszer hővezető képessége nagymértékben javul.

Nagy hővezetőképességű műanyagokkalszén nanoanyag graféntöltőanyagként megfelel a nagy sűrűségű és magas integrációs összeállítás-fejlesztés követelményeinek a hőgazdálkodásban és az elektronikai iparban.Például a tiszta poliamid 6 (PA6) hővezető képessége 0,338 W / (m · K), 50%-os alumínium-oxiddal töltve a kompozit hővezető képessége 1,57-szerese a tiszta PA6-énak;25% módosított cink-oxid hozzáadásával a kompozit hővezető képessége háromszor nagyobb, mint a tiszta PA6-é.A 20%-os grafén nanoréteg hozzáadásával a kompozit hővezető képessége eléri a 4,11 W/(m•K) értéket, ami több mint 15-szörösére nő, mint a tiszta PA6, ami a grafénben rejlő hatalmas potenciált mutatja a hőkezelés terén.

1. Grafén/polimer kompozitok előállítása és hővezető képessége

A grafén/polimer kompozitok hővezető képessége elválaszthatatlan az előállítási folyamat feldolgozási körülményeitől.A különböző előállítási módszerek különbséget tesznek a töltőanyag diszperziójában, határfelületi hatásában és térszerkezetében a mátrixban, és ezek a tényezők határozzák meg a kompozit merevségét, szilárdságát, szívósságát és hajlékonyságát.Ami a jelenlegi kutatást illeti, a grafén/polimer kompozitok esetében a grafén diszperziós foka és a grafénlapok lehámlási foka a nyírás, a hőmérséklet és a poláris oldószerek szabályozásával szabályozható.

2. A grafénnel töltött, nagy hővezető képességű műanyagok teljesítményét befolyásoló tényezők

2.1 Grafén hozzáadása

A grafénnel töltött nagy hővezető képességű műanyagban a grafén mennyiségének növekedésével fokozatosan hővezető hálózati lánc alakul ki a rendszerben, ami nagymértékben javítja a kompozit anyag hővezető képességét.

Az epoxigyanta (EP) alapú grafén kompozitok hővezető képességének vizsgálatával kiderült, hogy a grafén töltési aránya (kb. 4 réteg) körülbelül 30-szorosára, 6,44-re növelheti az EP hővezető képességét.W/(m•K), míg a hagyományos hővezető töltőanyagok a töltőanyag 70%-át (térfogat hányadát) igénylik e hatás eléréséhez.

2.2 Grafén rétegek száma
Többrétegű grafén esetében az 1-10 grafénrétegen végzett vizsgálat azt találta, hogy ha a grafénrétegek számát 2-ről 4-re növelték, a hővezető képesség 2800 W/(m•K)-ról 1300 W/(m•K)-ra csökkent. ).Ebből következik, hogy a grafén hővezető képessége a rétegszám növekedésével csökken.

Ennek az az oka, hogy a többrétegű grafén idővel agglomerálódik, ami a hővezető képesség csökkenését okozza.Ugyanakkor a grafén hibái és az élek rendezetlensége csökkenti a grafén hővezető képességét.

2.3 Aljzattípusok
A nagy hővezető képességű műanyagok fő összetevői a mátrixanyagok és a töltőanyagok.Kiváló hővezető képessége miatt a grafén a legjobb választás töltőanyagokhoz. A különböző mátrixösszetételek befolyásolják a hővezető képességet.A poliamid (PA) jó mechanikai tulajdonságokkal, hőállósággal, kopásállósággal, alacsony súrlódási együtthatóval, bizonyos lángállósággal, könnyű feldolgozással rendelkezik, alkalmas töltésmódosításra, teljesítményének javítására és az alkalmazási terület bővítésére.

A tanulmány megállapította, hogy ha a grafén térfogathányada 5%, a kompozit hővezető képessége 4-szer nagyobb, mint a közönséges polimeré, és ha a grafén térfogathányada 40%-ra nő, akkor a kompozit hővezető képessége. 20-szorosára nő..

2.4 Grafén elrendezése és eloszlása ​​a mátrixban
Azt találták, hogy a grafén irányított függőleges halmozása javíthatja a hővezető képességét.
Ezenkívül a töltőanyag eloszlása ​​a mátrixban a kompozit hővezető képességét is befolyásolja.Ha a töltőanyag egyenletesen eloszlik a mátrixban, és hővezető hálózati láncot alkot, a kompozit hővezető képessége jelentősen javul.

2.5 Interfész ellenállása és csatolási szilárdsága
Általánosságban elmondható, hogy a szervetlen töltőanyag részecskék és a szerves gyanta mátrix közötti határfelületi kompatibilitás gyenge, és a töltőanyag részecskék könnyen agglomerálódnak a mátrixban, ami megnehezíti az egyenletes diszperzió kialakítását.Ezenkívül a szervetlen töltőanyag részecskék és a mátrix közötti felületi feszültség különbsége megnehezíti, hogy a töltőanyag részecskék felületét a gyanta mátrix nedvesítse, ami üregeket eredményez a kettő közötti határfelületen, ami növeli a határfelületi hőellenállást. a polimer kompozitból.

3. Következtetés
A grafénnel töltött nagy hővezetőképességű műanyagok nagy hővezető képességgel és jó hőstabilitásúak, fejlesztési kilátásaik igen szélesek.A hővezető képességen kívül a grafén más kiváló tulajdonságokkal is rendelkezik, mint például a nagy szilárdság, a magas elektromos és optikai tulajdonságok, és széles körben használják mobil eszközökben, repülőgépekben és új energiaelemekben.

A Hongwu Nano 2002 óta kutat és fejleszt nanoanyagokat, és a kiforrott tapasztalatokra és fejlett technológiára alapozva, piacorientáltan, a Hongwu Nano változatos, professzionális testreszabott szolgáltatásokat nyújt, hogy különböző professzionális megoldásokat kínáljon a felhasználóknak a hatékonyabb gyakorlati alkalmazásokhoz.