열전도율이 높은 플라스틱은 우수한 가공 성능, 저렴한 가격 및 우수한 열전도율로 인해 변압기 인덕터, 전자 부품 방열, 특수 케이블, 전자 패키징, 열 포팅 및 기타 분야에서 뛰어난 재능을 보여줍니다.필러로 그래핀을 사용하는 고열전도성 플라스틱은 열 관리 및 전자 산업에서 고밀도 및 고집적 어셈블리 개발의 요구 사항을 충족할 수 있습니다.

기존의 열전도성 플라스틱은 주로 열전도율이 높은 금속 또는 무기 필러 입자로 채워져 폴리머 매트릭스 재료를 균일하게 채웁니다.필러의 양이 일정 수준에 도달하면 필러는 시스템에서 사슬 모양 및 네트워크 모양의 형태, 즉 열 전도성 네트워크 체인을 형성합니다.이러한 열 전도성 메쉬 체인의 배향 방향이 열 흐름 방향과 평행할 때 시스템의 열 전도성이 크게 향상됩니다.

열전도율이 높은 플라스틱탄소나노소재 그래핀필러는 열 관리 및 전자 산업에서 고밀도 및 고집적 어셈블리 개발 요구 사항을 충족할 수 있기 때문입니다.예를 들어, 순수 폴리아미드 6(PA6)의 열전도율은 0.338W/(m·K)이며, 50% 알루미나로 충전된 경우 복합체의 열전도율은 순수 PA6의 1.57배입니다.수정된 산화아연을 25% 첨가하면 복합재의 열전도율이 순수한 PA6보다 3배 더 높습니다.20%의 그래핀 나노시트가 추가되면 복합체의 열전도도는 4.11 W/(m•K)에 이르며 이는 순수 PA6보다 15배 이상 증가하여 열 관리 분야에서 그래핀의 엄청난 잠재력을 보여줍니다.

1. 그래핀/고분자 복합재료의 제조 및 열전도도

그래핀/고분자 복합체의 열전도율은 준비 공정의 공정 조건과 불가분의 관계에 있습니다.서로 다른 준비 방법은 매트릭스에서 필러의 분산, 계면 작용 및 공간 구조에 차이를 만들고 이러한 요소는 복합 재료의 강성, 강도, 인성 및 연성을 결정합니다.현재 연구에 따르면 그래핀/고분자 복합체의 경우 그래핀의 분산도와 그래핀 시트의 박리 정도는 전단, 온도 및 극성 용매를 제어하여 제어할 수 있습니다.

2. 그래핀 충진 고열전도 플라스틱의 성능에 영향을 미치는 요인

2.1 그래핀 첨가량

그래핀으로 채워진 고열전도성 플라스틱에서 그래핀의 양이 증가함에 따라 시스템에서 열전도성 네트워크 체인이 점차 형성되어 복합 재료의 열전도율이 크게 향상됩니다.

에폭시 수지(EP) 기반 그래핀 복합재료의 열전도도를 연구한 결과, 그래핀 충진율(약 4층)이 EP의 열전도도를 6.44로 약 30배 높일 수 있음을 발견했다.W/(m•K), 기존의 열전도성 충전재는 이 효과를 얻기 위해 충전재의 70%(부피 분율)가 필요합니다.

2.2 그래핀의 층수
다층 그래핀의 경우 그래핀 1~10층에 대한 연구에서 그래핀 층의 수가 2층에서 4층으로 증가하면 열전도도가 2,800W/(m•K)에서 1300W/(m•K로 감소하는 것으로 나타났습니다. ).따라서 그래핀의 열전도도는 층수가 증가함에 따라 감소하는 경향이 있다.

다층 그래핀은 시간이 지나면 뭉쳐 열전도율이 떨어지기 때문이다.동시에 그래핀의 결함과 가장자리의 무질서는 그래핀의 열전도도를 감소시킬 것이다.

2.3 기질의 종류
열전도율이 높은 플라스틱의 주요 구성 요소에는 매트릭스 재료와 필러가 포함됩니다.그래핀은 우수한 열전도율 때문에 필러에 가장 적합한 선택입니다. 다양한 매트릭스 구성이 열전도율에 영향을 미칩니다.폴리아미드(PA)는 우수한 기계적 특성, 내열성, 내마모성, 낮은 마찰 계수, 난연성, 가공 용이성, 충진 수정에 적합하여 성능을 개선하고 응용 분야를 확장합니다.

이번 연구에서는 그래핀의 부피분율이 5%일 때 복합재의 열전도도가 일반 고분자보다 4배, 그래핀의 부피분율이 40%로 증가하면 복합재의 열전도도가 높아진다는 연구 결과가 나왔다. 20배 증가합니다..

2.4 매트릭스 내 그래핀의 배열 및 분포
그래핀의 방향성 수직 적층이 열전도도를 향상시킬 수 있다는 것이 밝혀졌습니다.
또한 매트릭스의 충전재 분포도 복합재의 열전도율에 영향을 미칩니다.필러가 매트릭스에 균일하게 분산되어 열전도성 네트워크 체인을 형성하면 복합재의 열전도도가 크게 향상됩니다.

2.5 인터페이스 저항 및 인터페이스 결합 강도
일반적으로 무기 충진제 입자와 유기 수지 매트릭스 사이의 계면 상용성이 불량하고, 충진제 입자가 매트릭스에서 쉽게 뭉쳐 균일한 분산액을 형성하기 어렵다.또한, 무기 필러 입자와 매트릭스의 표면장력 차이로 인해 필러 입자의 표면이 수지 매트릭스에 젖기 어려워 둘 사이의 계면에 공극이 생겨 계면 열저항이 증가한다. 고분자 합성물.

3. 결론
그래핀으로 채워진 고열전도성 플라스틱은 높은 열전도성과 우수한 열 안정성을 가지고 있어 개발 전망이 매우 넓습니다.열전도성 외에도 그래핀은 고강도, 높은 전기적 및 광학적 특성과 같은 다른 우수한 특성을 가지고 있으며 모바일 장치, 항공 우주 및 신 에너지 배터리에 널리 사용됩니다.

Hongwu Nano는 2002년부터 나노 재료를 연구하고 개발해 왔으며 성숙한 경험과 첨단 기술, 시장 지향성을 기반으로 Hongwu Nano는 다양한 전문 맞춤형 서비스를 제공하여 보다 효율적인 실용적인 응용 프로그램을 위한 다양한 전문 솔루션을 사용자에게 제공합니다.