Pastaraisiais metais guminių gaminių šilumos laidumui buvo skiriamas didelis dėmesys.Termiškai laidūs gumos gaminiai yra plačiai naudojami kosmoso, aviacijos, elektronikos ir elektros prietaisų srityse, kad vaidintų šilumos laidumą, izoliaciją ir smūgių absorbciją.Šilumos laidumo gerinimas yra itin svarbus šilumai laidžiams gumos gaminiams.Šilumai laidžiu užpildu paruošta guminė kompozitinė medžiaga gali efektyviai perduoti šilumą, o tai turi didelę reikšmę elektroninių gaminių tankinimui ir miniatiūravimui, taip pat jų patikimumo gerinimui ir eksploatavimo trukmės pailgėjimui.

Šiuo metu padangose ​​naudojamos gumos medžiagos turi turėti mažo šilumos generavimo ir didelio šilumos laidumo charakteristikas.Viena vertus, padangų vulkanizavimo procese pagerėja gumos šilumos perdavimo charakteristikos, padidėja vulkanizacijos greitis ir sumažėja energijos sąnaudos;Vairuojant susidaranti šiluma sumažina karkaso temperatūrą ir sumažina padangos eksploatacinių savybių pablogėjimą dėl per didelės temperatūros.Šilumai laidžios gumos šilumos laidumą daugiausia lemia gumos matrica ir šilumai laidus užpildas.Dalelių arba pluoštinio šilumai laidžio užpildo šilumos laidumas yra daug geresnis nei guminės matricos.

Dažniausiai naudojami šilumai laidūs užpildai yra šios medžiagos:

1. Kubinis beta fazės nano silicio karbidas (SiC)

Nano mastelio silicio karbido milteliai sudaro kontaktines šilumos laidumo grandines ir lengviau šakojasi su polimerais, sudarydami Si-O-Si grandinės šilumos laidumo karkasą kaip pagrindinį šilumos laidumo kelią, o tai labai pagerina kompozitinės medžiagos šilumos laidumą nesumažinant kompozitinė medžiaga Mechaninės savybės.

Silicio karbido epoksidinės kompozicinės medžiagos šilumos laidumas didėja didėjant silicio karbido kiekiui, o nano-silicio karbidas gali suteikti kompozitinei medžiagai gerą šilumos laidumą, kai kiekis yra mažas.Silicio karbido epoksidinių kompozitinių medžiagų stiprumas lenkimui ir smūgio stiprumas pirmiausia didėja, o vėliau mažėja didėjant silicio karbido kiekiui.Silicio karbido paviršiaus modifikavimas gali veiksmingai pagerinti kompozitinės medžiagos šilumos laidumą ir mechanines savybes.

Silicio karbidas pasižymi stabiliomis cheminėmis savybėmis, jo šilumos laidumas yra geresnis nei kitų puslaidininkinių užpildų, o šilumos laidumas net didesnis nei metalo kambario temperatūroje.Pekino chemijos technologijos universiteto mokslininkai atliko aliuminio oksido ir silicio karbidu sustiprintos silikoninės gumos šilumos laidumo tyrimus.Rezultatai rodo, kad silikoninės gumos šilumos laidumas didėja didėjant silicio karbido kiekiui;kai silicio karbido kiekis yra vienodas, mažo dydžio silicio karbidu sustiprintos silikoninės gumos šilumos laidumas yra didesnis nei didelio dalelių dydžio silicio karbidu sustiprintos silikoninės gumos;Silicio kaučiuko, sustiprinto silicio karbidu, šilumos laidumas yra geresnis nei aliuminio oksidu sustiprintos silicio gumos.Kai aliuminio oksido / silicio karbido masės santykis yra 8/2, o bendras kiekis yra 600 dalių, silicio gumos šilumos laidumas yra geriausias.

2. Aliuminio nitridas (ALN)

Aliuminio nitridas yra atominis kristalas ir priklauso deimantų nitridui.Jis gali stabiliai egzistuoti aukštoje 2200 ℃ temperatūroje.Jis turi gerą šilumos laidumą ir mažą šiluminio plėtimosi koeficientą, todėl yra gera šiluminio šoko medžiaga.Aliuminio nitrido šilumos 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.Tyrėjai iš Čingdao mokslo ir technologijos universiteto ištyrė aliuminio nitridu sustiprintų EPDM gumos kompozitų šilumos laidumą.Rezultatai rodo, kad: didėjant aliuminio nitrido kiekiui, didėja kompozitinės medžiagos šilumos laidumas;kompozitinės medžiagos šilumos laidumas be aliuminio nitrido yra 0,26 W·(m·K)-1, kai aliuminio nitrido kiekis padidėja iki Prie 80 dalių, kompozitinės medžiagos šilumos laidumas siekia 0,442 W·(m·K) -1, padidėjo 70 proc.

3. Nano aliuminio oksidas (Al2O3)

Aliuminio oksidas yra daugiafunkcinis neorganinis užpildas, turintis didelį šilumos laidumą, dielektrinę konstantą ir gerą atsparumą dilimui.Jis plačiai naudojamas guminėse kompozicinėse medžiagose.

Pekino chemijos technologijos universiteto mokslininkai išbandė nano-aliuminio oksido / anglies nanovamzdelių / natūralaus kaučiuko kompozitų šilumos laidumą.Rezultatai rodo, kad kombinuotas nano-aliuminio oksido ir anglies nanovamzdelių naudojimas turi sinergetinį poveikį gerinant kompozitinės medžiagos šilumos laidumą;kai anglies nanovamzdelių kiekis pastovus, kompozitinės medžiagos šilumos laidumas didėja tiesiškai didėjant nanoaliuminio oksido kiekiui;kai 100 Naudojant nano-aliuminio oksidą kaip šilumai laidžių užpildą, kompozitinės medžiagos šilumos laidumas padidėja 120%.Kai kaip šilumai laidus užpildas naudojamos 5 dalys anglies nanovamzdelių, kompozitinės medžiagos šilumos laidumas padidėja 23%.Kai naudojama 100 dalių aliuminio oksido ir 5 dalys Kai anglies nanovamzdeliai naudojami kaip šilumai laidus užpildas, kompozitinės medžiagos šilumos laidumas padidėja 155%.Eksperimento metu taip pat daromos šios dvi išvados: Pirma, kai anglies nanovamzdelių kiekis yra pastovus, didėjant nano-aliuminio oksido kiekiui, palaipsniui didėja užpildo tinklo struktūra, kurią sudaro laidžios užpildo dalelės gumoje, o jo nuostolių koeficientas. Kompozitinė medžiaga palaipsniui didėja.Kai kartu naudojama 100 dalių nano-aliuminio oksido ir 3 dalys anglies nanovamzdelių, kompozitinės 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 kompozitinių medžiagų kietumas ir atsparumas plyšimui, o mažėja tempiamasis stipris ir pailgėjimas trūkimo metu.

4. Anglies nanovamzdelis

Anglies nanovamzdeliai pasižymi puikiomis fizinėmis savybėmis, šilumos laidumu ir elektriniu laidumu ir yra idealūs stiprinantys užpildai.Jų armuojančios gumos kompozicinės medžiagos sulaukė didelio dėmesio.Anglies nanovamzdeliai susidaro susisukant grafito lakštų sluoksniams.Tai naujo tipo grafito medžiaga su cilindrine struktūra, kurios skersmuo siekia dešimtis nanometrų (10-30nm, 30-60nm, 60-100nm).Anglies nanovamzdelių šilumos laidumas yra 3000 W·(m·K)-1, tai yra 5 kartus didesnis už vario šilumos laidumą.Anglies nanovamzdeliai gali žymiai pagerinti gumos šilumos laidumą, elektros laidumą ir fizikines savybes, o jų sutvirtinimas ir šilumos laidumas yra geresni nei tradiciniai užpildai, tokie kaip suodžiai, anglies pluoštas ir stiklo pluoštas.Tyrėjai iš Čingdao mokslo ir technologijų universiteto atliko anglies nanovamzdelių / EPDM kompozicinių medžiagų šilumos laidumo tyrimus.Rezultatai rodo, kad: anglies nanovamzdeliai gali pagerinti kompozitinių medžiagų šilumos laidumą ir fizines savybes;didėjant anglies nanovamzdelių kiekiui, didėja kompozitinių medžiagų šilumos laidumas, o tempiamasis stipris ir pailgėjimas trūkimo metu pirmiausia didėja, o vėliau mažėja, padidėja tempimo įtempis ir plyšimo stipris;kai anglies nanovamzdelių kiekis nedidelis, didelio skersmens anglies nanovamzdeliai lengviau formuoja šilumai laidžias grandines nei mažo skersmens anglies nanovamzdeliai, be to, jie geriau derinami su gumos matrica.