Plastik konduktivitas termal yang tinggi menunjukkan bakat luar biasa dalam induktor transformator, pembuangan panas komponen elektronik, kabel khusus, kemasan elektronik, pot termal, dan bidang lainnya untuk kinerja pemrosesan yang baik, harga rendah, dan konduktivitas termal yang sangat baik.Plastik konduktivitas termal tinggi dengan graphene sebagai pengisi dapat memenuhi persyaratan kepadatan tinggi dan pengembangan perakitan integrasi tinggi dalam manajemen termal dan industri elektronik.

Plastik konduktif termal konvensional terutama diisi dengan logam penghantar panas tinggi atau partikel pengisi anorganik untuk mengisi bahan matriks polimer secara seragam.Ketika jumlah pengisi mencapai tingkat tertentu, pengisi membentuk morfologi seperti rantai dan jaringan dalam sistem, yaitu rantai jaringan konduktif termal.Ketika arah orientasi rantai mesh konduktif panas ini sejajar dengan arah aliran panas, konduktivitas termal sistem sangat meningkat.

Plastik konduktif termal tinggi dengankarbon nanomaterial graphenesebagai pengisi dapat memenuhi persyaratan kepadatan tinggi dan pengembangan perakitan integrasi tinggi dalam manajemen termal dan industri elektronik.Misalnya, konduktivitas termal poliamida 6 murni (PA6) adalah 0,338 W / (m · K), ketika diisi dengan 50% alumina, konduktivitas termal komposit adalah 1,57 kali lipat dari PA6 murni;ketika menambahkan 25% seng oksida yang dimodifikasi, konduktivitas termal komposit tiga kali lebih tinggi daripada PA6 murni.Ketika nanosheet graphene 20% ditambahkan, konduktivitas termal komposit mencapai 4,11 W/(m•K), yang meningkat lebih dari 15 kali lipat dari PA6 murni, yang menunjukkan potensi besar graphene di bidang manajemen termal.

1. Persiapan dan konduktivitas termal komposit graphene/polimer

Konduktivitas termal komposit graphene/polimer tidak terlepas dari kondisi proses pada proses preparasi.Metode persiapan yang berbeda membuat perbedaan dalam dispersi, aksi antarmuka dan struktur spasial bahan pengisi dalam matriks, dan faktor-faktor ini menentukan kekakuan, kekuatan, ketangguhan dan keuletan komposit.Sejauh penelitian saat ini diperhatikan, untuk komposit graphene / polimer, tingkat dispersi graphene dan tingkat pengelupasan lembaran graphene dapat dikontrol dengan mengendalikan pelarut geser, suhu dan polar.

2. Faktor-faktor yang mempengaruhi kinerja graphene mengisi plastik konduktivitas termal yang tinggi

2.1 Jumlah penambahan Grafena

Dalam plastik konduktivitas termal tinggi yang diisi dengan graphene, dengan meningkatnya jumlah graphene, rantai jaringan konduktif termal secara bertahap terbentuk dalam sistem, yang sangat meningkatkan konduktivitas termal dari material komposit.

Dengan mempelajari konduktivitas termal komposit graphene berbasis resin epoksi (EP), ditemukan bahwa rasio pengisian graphene (sekitar 4 lapisan) dapat meningkatkan konduktivitas termal EP sekitar 30 kali menjadi 6,44.W/(m•K), sedangkan pengisi konduktif termal tradisional membutuhkan 70% (fraksi volume) pengisi untuk mencapai efek ini.

2.2 Jumlah lapisan Grafena
Untuk multilayer graphene, studi pada 1-10 lapisan graphene menemukan bahwa ketika jumlah lapisan graphene ditingkatkan dari 2 menjadi 4, konduktivitas termal menurun dari 2 800 W/(m•K) menjadi 1300 W/(m•K ).Konduktivitas termal graphene cenderung menurun dengan bertambahnya jumlah lapisan.

Ini karena graphene multilayer akan menggumpal seiring waktu, yang akan menyebabkan konduktivitas termal menurun.Pada saat yang sama, cacat pada graphene dan gangguan tepi akan mengurangi konduktivitas termal graphene.

2.3 Jenis substrat
Komponen utama dari plastik konduktivitas termal tinggi termasuk bahan matriks dan pengisi.Graphene adalah pilihan terbaik untuk bahan pengisi karena konduktivitas termalnya yang sangat baik. Komposisi matriks yang berbeda memengaruhi konduktivitas termal.Poliamida (PA) memiliki sifat mekanik yang baik, tahan panas, tahan aus, koefisien gesekan rendah, ketahanan api tertentu, pemrosesan mudah, cocok untuk modifikasi pengisian, untuk meningkatkan kinerjanya dan memperluas bidang aplikasi.

Studi ini menemukan bahwa ketika fraksi volume graphene adalah 5%, konduktivitas termal komposit 4 kali lebih tinggi daripada polimer biasa, dan ketika fraksi volume graphene dinaikkan menjadi 40%, konduktivitas termal komposit meningkat sebanyak 20 kali lipat..

2.4 Susunan dan distribusi graphene dalam matriks
Telah ditemukan bahwa susunan vertikal arah graphene dapat meningkatkan konduktivitas termalnya.
Selain itu, distribusi bahan pengisi dalam matriks juga mempengaruhi konduktivitas termal komposit.Ketika pengisi tersebar merata dalam matriks dan membentuk rantai jaringan konduktif termal, konduktivitas termal komposit meningkat secara signifikan.

2.5 Resistensi antarmuka dan kekuatan sambungan antarmuka
Secara umum, kompatibilitas antarmuka antara partikel pengisi anorganik dan matriks resin organik buruk, dan partikel pengisi mudah diaglomerasi dalam matriks, sehingga sulit untuk membentuk dispersi yang seragam.Selain itu, perbedaan tegangan permukaan antara partikel pengisi anorganik dan matriks membuat permukaan partikel pengisi sulit untuk dibasahi oleh matriks resin, menghasilkan rongga pada antarmuka antara keduanya, sehingga meningkatkan ketahanan termal antarmuka. dari komposit polimer.

3. Kesimpulan
Plastik konduktivitas termal tinggi yang diisi dengan graphene memiliki konduktivitas termal yang tinggi dan stabilitas termal yang baik, dan prospek pengembangannya sangat luas.Selain konduktivitas termal, graphene memiliki sifat unggul lainnya, seperti kekuatan tinggi, sifat listrik dan optik yang tinggi, dan banyak digunakan pada perangkat seluler, ruang angkasa, dan baterai energi baru.

Hongwu Nano telah meneliti dan mengembangkan bahan nano sejak tahun 2002, dan berdasarkan pengalaman yang matang dan teknologi canggih, berorientasi pasar, Hongwu Nano menyediakan layanan khusus profesional yang beragam untuk memberi pengguna solusi profesional yang berbeda untuk aplikasi praktis yang lebih efisien.