Pastaraisiais metais guminių produktų šilumos laidumas sulaukė didelio dėmesio. Termiškai laidūs guminiai produktai yra plačiai naudojami kosmoso, aviacijos, elektronikos ir elektrinių prietaisų laukuose, kad būtų galima atlikti vaidmenį šilumos laidume, izoliacijoje ir šoko absorbcijoje. Šilumos laidumo tobulinimas yra ypač svarbus šilumiškai laidžiems guminiams produktams. Guminė kompozicinė medžiaga, paruošta termiškai laidžiame užpildas, gali efektyviai perduoti šilumą, o tai turi didelę reikšmę tankinimui ir miniatiūrizavimui elektroninių produktų, taip pat pagerinant jų patikimumą ir pratęsti jų tarnavimo laiką.
Šiuo metu padangose naudojamos guminės medžiagos turi turėti silpnos šilumos susidarymo ir didelio šilumos laidumo savybes. Viena vertus, padangų vulkanizacijos procese pagerėja gumos šilumos perdavimo efektyvumas, padidėja vulkanizacijos greitis, o energijos sąnaudos sumažėja; Vairavimo metu atsirandanti šiluma sumažina skerdenos temperatūrą ir sumažina padangų veikimo skaidymą, kurį sukelia per didelė temperatūra. Šilumiškai laidžios gumos šilumos laidumą daugiausia lemia gumos matrica ir termiškai laidus užpildas. Dalelių arba pluoštinio šilumos laidžiojo užpildo šilumos laidumas yra daug geresnis nei gumos matricos.
Dažniausiai naudojami termiškai laidūs užpildai yra šios medžiagos:
1. Kubinės beta fazės nano silicio karbido (SIC)
Nano masto silicio karbido miltelių formos Susikreipkite į šilumos laidumo grandines. Jį lengviau šakoti su polimerais, sudarant Si-O-Si grandinės šilumos laidumo skeletą kaip pagrindinį šilumos laidumo kelią, kuris labai pagerina kompozicinės medžiagos šilumos laidumą, nesumažinant kompozicinės medžiagos mechaninės savybės.
Silicio karbido epoksidinės kompozicinės medžiagos šilumos laidumas padidėja padidėjus silicio karbido kiekiui, o nano-silicon karbidas gali suteikti kompozicinei medžiagai gerą šilumos laidumą, kai mažas kiekis. Silicio karbido epoksidinių kompozicinių medžiagų lenkimo stiprumas ir smūgio stiprumas pirmiausia padidėja, o po to sumažėja padidėjus silicio karbido kiekiui. Silicio karbido paviršiaus modifikavimas gali efektyviai pagerinti kompozicinės medžiagos šilumos laidumą ir mechanines savybes.
Silicio karbidas turi stabilias chemines savybes, jo šilumos laidumas yra geresnis nei kitų puslaidininkių užpildų, o jo šilumos laidumas yra dar didesnis nei metalo kambario temperatūroje. Pekino cheminės technologijos universiteto tyrėjai atliko aliuminio oksido ir silicio karbido armuoto silikono gumos šilumos laidumo tyrimus. Rezultatai rodo, kad didėjant silikono gumos šilumos laidumui, didėjant silicio karbido kiekiui; Kai silicio karbido kiekis yra vienodas, mažo dalelių dydžio silicio karbido armuoto silikono gumos šilumos laidumas yra didesnis nei didelio dalelių dydžio silicio karbido armatūros silikono guma; Silicio gumos, sustiprinto silicio karbidu, šilumos laidumas yra geresnis nei aliuminio oksido armuoto silicio gumos. Kai aliuminio oksido/silicio karbido masės santykis yra 8/2, o bendras kiekis yra 600 dalių, geriausia yra silicio gumos šilumos laidumas.
Aliuminio nitridas yra atominis kristalas ir priklauso deimanto nitridui. Jis gali būti stabiliai aukštoje 2200 ℃ temperatūroje. Jis turi gerą šilumos laidumą ir žemą šiluminio išsiplėtimo koeficientą, todėl tai yra gera šiluminio smūgio medžiaga. Šilumos aliuminio nitrido laidumas yra 320 W · (M · k) -1, kuris yra artimas boro oksido ir silicio karbido šilumos laidumui ir yra daugiau nei 5 kartus didesnis nei aliuminio oksido. Qingdao mokslo ir technologijos universiteto tyrėjai ištyrė aliuminio nitrido sustiprintų EPDM gumos kompozitų šilumos laidumą. Rezultatai rodo, kad: didėjant aliuminio nitrido kiekiui, padidėja kompozicinės medžiagos šilumos laidumas; Kompozicinės medžiagos, neturinčios aliuminio nitrido, šilumos laidumas yra 0,26 W · (M · k) -1, kai aliuminio nitrido kiekis padidėja iki 80 dalių, kompozicinės medžiagos šilumos laidumas siekia 0,442 W · (m · k) -1, padidėja 70%.
3. Nano aliuminio oksidas (AL2O3)
Alium oksidas yra savotiškas daugiafunkcinis neorganinis užpildas, turintis didelį šilumos laidumą, dielektrinę konstantą ir gerą atsparumą dilimui. Jis plačiai naudojamas guminėse kompozicinėse medžiagose.
Pekino cheminės technologijos universiteto tyrėjai patikrino nano-aliuminio oksido/anglies nanovamzdelių/natūralių guminių kompozitų šilumos laidumą. Rezultatai rodo, kad bendras nano-aliuminio oksido ir anglies nanovamzdelių naudojimas turi sinergetinį poveikį gerinant kompozicinės medžiagos šilumos laidumą; Kai anglies nanovamzdelių kiekis yra pastovus, kompozicinės medžiagos šiluminis laidumas tiesiškai padidėja, padidėjus nano aliuminio oksido kiekiui; Kai 100, kai naudojamas nano-aliuminio oksidas kaip termiškai laidus užpildas, kompozicinės medžiagos šiluminis laidumas padidėja 120%. Kai 5 dalys anglies nanovamzdelių naudojamos kaip termiškai laidus užpildas, kompozicinės medžiagos šilumos laidumas padidėja 23%. Kai 100 dalių aliuminio oksido ir 5 dalys naudojamos, kai anglies nanovamzdeliai naudojami kaip šilumai laidus užpildas, kompozicinės medžiagos šilumos laidumas padidėja 155%. Eksperimentas taip pat daro šias dvi išvadas: pirma, kai anglies nanovamzdelių kiekis yra pastovus, didėjant nano-aliuminio oksido kiekiui, užpildo tinklo struktūra, suformuota laidžių užpildų dalelių gumoje, palaipsniui didėja, o kompozicinės medžiagos nuostolių koeficientas palaipsniui didėja. Kai kartu naudojamos 100 nano-aliuminio oksido ir 3 dalių anglies nanovamzdelių dalys, kompozicinės medžiagos dinaminis suspaudimo šilumos generavimas yra tik 12 ℃, o dinaminės mechaninės savybės yra puikios; Antra, kai fiksuojamas anglies nanovamzdelių kiekis, didėjant nano-aliuminio oksido kiekiui, didėja kompozicinių medžiagų kietumas ir ašarų stiprumas, o pertraukos tempimo stiprumas ir pailgėjimas mažėja.
Anglies nanovamzdeliai pasižymi puikiomis fizinėmis savybėmis, šilumos laidumu ir elektriniu laidumu ir yra idealūs armatūros užpildai. Jų armatūrinės guminės kompozicinės medžiagos sulaukė platų dėmesį. Anglies nanovamzdeliai susidaro iš grafito lakštų garbanojimo sluoksnių. Jie yra naujos rūšies grafito medžiagos, turinčios cilindrinę struktūrą, su dešimčių nanometrų skersmeniu (10–30 nm, 30–60 nm, 60–100 nm). Anglies nanovamzdelių šiluminis laidumas yra 3000 W · (m · k) -1, tai yra 5 kartus didesnis už vario šiluminį laidumą. Anglies nanovamzdeliai gali žymiai pagerinti gumos šilumos laidumą, elektrinį laidumą ir fizines savybes, o jų armatūros ir šilumos laidumas yra geresni nei tradiciniai užpildai, tokie kaip anglies juoda, anglies pluoštas ir stiklo pluoštas. Qingdao mokslo ir technologijos universiteto tyrėjai atliko anglies nanovamzdelių/EPDM kompozicinių medžiagų šilumos laidumo tyrimus. Rezultatai rodo, kad: anglies nanovamzdeliai gali pagerinti kompozicinių medžiagų šilumos laidumą ir fizines savybes; Didėjant anglies nanovamzdelių kiekiui, padidėja kompozicinių medžiagų šilumos laidumas, o tempimo stipris ir pailgėjimas pirmiausia padidėja, o po to sumažėja, padidėja tempimo įtempis ir ašarojimo stiprumas; Kai anglies nanovamzdelių kiekis yra mažas, didelio skersmens anglies nanovamzdeliai yra lengviau formuojamos šilumos laidžios grandinės nei mažo skersmens anglies nanovamzdeliai, ir jos geriau derinami su gumine matrica.
Pašto laikas: 2012 m. Rugpjūčio 30 d
