고열전도성 플라스틱은 우수한 처리 성능, 저렴한 가격 및 우수한 열전도율로 인해 변압기 인덕터, 전자 부품 방열, 특수 케이블, 전자 포장, 열 포팅 및 기타 분야에서 뛰어난 재능을 보여줍니다. 그래핀을 필러로 사용하는 고열 전도성 플라스틱은 열 관리 및 전자 산업의 고밀도 및 고집적 어셈블리 개발 요구 사항을 충족할 수 있습니다.

기존의 열전도성 플라스틱은 고분자 매트릭스 재료를 균일하게 채우기 위해 주로 고열전도성 금속이나 무기 충진재 입자를 충전합니다. 필러의 양이 일정 수준에 도달하면 필러는 시스템에서 체인형 및 네트워크형 형태, 즉 열 전도성 네트워크 체인을 형성합니다. 이러한 열 전도성 메쉬 체인의 배향 방향이 열 흐름 방향과 평행하면 시스템의 열 전도성이 크게 향상됩니다.

고열 전도성 플라스틱탄소나노소재 그래핀필러는 열 관리 및 전자 산업의 고밀도 및 고집적 어셈블리 개발 요구 사항을 충족할 수 있습니다. 예를 들어 순수 폴리아미드 6(PA6)의 열전도율은 0.338W/(m·K)이며, 50% 알루미나로 충전하면 복합재의 열전도율은 순수 PA6의 1.57배입니다. 변형된 산화아연을 25% 첨가하면 복합재의 열전도율은 순수 PA6의 열전도율보다 3배 더 높습니다. 20% 그래핀 나노시트를 첨가하면 복합재의 열전도도는 4.11W/(m·K)에 이르며 이는 순수 PA6보다 15배 이상 증가하여 열 관리 분야에서 그래핀의 엄청난 잠재력을 보여줍니다.

1. 그래핀/고분자 복합체의 제조 및 열전도도

그래핀/고분자 복합체의 열전도도는 준비 과정의 가공 조건과 불가분의 관계입니다. 다양한 준비 방법에 따라 매트릭스 내 필러의 분산, 계면 작용 및 공간 구조가 달라지며, 이러한 요소가 복합재의 강성, 강도, 인성 및 연성을 결정합니다. 현재 연구에 따르면, 그래핀/고분자 복합체의 경우 전단력, 온도, 극성용매를 조절함으로써 그래핀의 분산 정도와 그래핀 시트의 박리 정도를 조절할 수 있다.

2. 그래핀 충전 고열전도성 플라스틱의 성능에 영향을 미치는 요인

2.1 그래핀 첨가량

그래핀을 충전한 고열전도성 플라스틱에서는 그래핀의 양이 증가함에 따라 시스템 내에서 열전도성 네트워크 사슬이 점차 형성되어 복합재료의 열전도도가 크게 향상됩니다.

에폭시 수지(EP) 기반 그래핀 복합체의 열전도도를 연구한 결과, 그래핀 충전율(약 4층)이 EP의 열전도도를 6.44로 약 30배 증가시킬 수 있는 것으로 나타났다. W/(m·K)인 반면, 기존 열 전도성 필러는 이 효과를 달성하기 위해 필러의 70%(부피 분율)가 필요합니다.

2.2 그래핀의 층수
다층 그래핀의 경우 그래핀 1~10층에 대한 연구에서 그래핀 층 수를 2층에서 4층으로 늘리면 열전도율이 2,800W/(m·K)에서 1,300W/(m·K)로 감소하는 것으로 나타났습니다. ). 따라서 그래핀의 열전도도는 층수가 증가함에 따라 감소하는 경향이 있습니다.

시간이 지나면서 다층 그래핀이 뭉쳐져 열전도도가 떨어지기 때문이다. 동시에, 그래핀의 결함과 가장자리의 무질서는 그래핀의 열전도율을 감소시킵니다.

2.3 기질의 종류
고열전도성 플라스틱의 주요 구성 요소에는 매트릭스 재료와 충전재가 포함됩니다. 그래핀은 우수한 열 전도성으로 인해 필러로 가장 적합합니다. 다양한 매트릭스 구성이 열 전도성에 영향을 미칩니다. 폴리아미드(PA)는 우수한 기계적 성질, 내열성, 내마모성, 낮은 마찰 계수, 특정 난연성, 가공 용이성, 충전 수정에 적합하여 성능을 향상시키고 응용 분야를 확장합니다.

연구 결과, 그래핀의 부피분율이 5%일 때 복합재료의 열전도도는 일반 고분자에 비해 4배 높고, 그래핀의 부피분율이 40%로 증가하면 복합재료의 열전도도가 4배 이상 높아지는 것으로 나타났다. 20배로 늘어났습니다. .

2.4 매트릭스 내 그래핀의 배열과 분포
그래핀의 방향성 수직 적층이 열전도도를 향상시킬 수 있는 것으로 밝혀졌습니다.
또한 매트릭스 내 필러의 분포도 복합재의 열전도도에 영향을 미칩니다. 필러가 매트릭스에 균일하게 분산되어 열전도성 네트워크 체인을 형성하면 복합재의 열전도도가 크게 향상됩니다.

2.5 인터페이스 저항 및 인터페이스 결합 강도
일반적으로 무기 필러 입자와 유기 수지 매트릭스 사이의 계면 상용성이 좋지 않고, 매트릭스 내에서 필러 입자가 쉽게 뭉쳐 균일한 분산액을 형성하기 어렵다. 또한, 무기 필러 입자와 매트릭스 사이의 표면 장력의 차이로 인해 필러 입자의 표면이 수지 매트릭스에 의해 젖어들기 어렵게 되어 둘 사이의 계면에 공극이 발생하게 되어 계면 열저항이 증가하게 된다. 폴리머 복합재의.

3. 결론
그래핀을 충전한 고열전도성 플라스틱은 열전도율이 높고 열안정성이 우수하여 개발 전망이 매우 넓습니다. 그래핀은 열전도율 외에도 고강도, 높은 전기적, 광학적 특성 등 우수한 특성을 갖고 있어 모바일 기기, 항공우주, 신에너지 배터리 등에 널리 사용되고 있다.

Hongwu Nano는 2002년부터 나노재료를 연구하고 개발해 왔으며 성숙한 경험과 첨단 기술, 시장 지향적 기반을 바탕으로 사용자에게 보다 효율적이고 실용적인 응용을 위한 다양한 전문 솔루션을 제공하기 위해 다양한 전문 맞춤형 서비스를 제공합니다.