Didelio šilumos laidumo plastikai demonstruoja nepaprastus talentus transformatorių induktyvumo ritėse, elektroninių komponentų šilumos išsklaidymo, specialių kabelių, elektroninės pakuotės, šiluminės talpos ir kitose srityse dėl gerų apdorojimo savybių, mažos kainos ir puikaus šilumos laidumo.Didelio šilumos laidumo plastikai su grafenu kaip užpildu gali atitikti didelio tankio ir aukštos integracijos surinkimo kūrimo reikalavimus šilumos valdymo ir elektronikos pramonėje.

Įprasti šilumai laidžiai plastikai daugiausia užpildomi didelio šilumos laidumo metalo arba neorganinių užpildų dalelėmis, kad tolygiai užpildytų polimerinės matricos medžiagas.Kai užpildo kiekis pasiekia tam tikrą lygį, užpildas sistemoje formuoja grandininę ir tinklinę morfologiją, tai yra šilumai laidžią tinklo grandinę.Kai šių šilumai laidžių tinklinių grandinių orientacijos kryptis yra lygiagreti šilumos srauto krypčiai, sistemos šilumos laidumas labai pagerėja.

Didelio šilumos laidumo plastikai suanglies nanomedžiaga grafenaskaip užpildas gali atitikti didelio tankio ir aukštos integracijos surinkimo kūrimo reikalavimus šilumos valdymo ir elektronikos pramonėje.Pavyzdžiui, gryno poliamido 6 (PA6) šilumos laidumas yra 0,338 W / (m · K), užpildant 50% aliuminio oksido, kompozito šilumos laidumas yra 1,57 karto didesnis nei gryno PA6;pridedant 25% modifikuoto cinko oksido, kompozito šilumos laidumas yra tris kartus didesnis nei gryno PA6.Pridėjus 20% grafeno nanoskopą, kompozito šilumos laidumas pasiekia 4,11 W/(m•K), o tai padidėja daugiau nei 15 kartų nei gryno PA6, o tai rodo didžiulį grafeno potencialą šilumos valdymo srityje.

1. Grafeno/polimero kompozitų paruošimas ir šilumos laidumas

Grafeno/polimero kompozitų šilumos laidumas yra neatsiejamas nuo apdorojimo sąlygų paruošimo procese.Skirtingi paruošimo metodai lemia užpildo dispersiją, paviršinį poveikį ir erdvinę struktūrą matricoje, o šie veiksniai lemia kompozito standumą, stiprumą, kietumą ir plastiškumą.Kalbant apie dabartinius tyrimus, grafeno / polimero kompozitų atveju grafeno dispersijos laipsnis ir grafeno lakštų lupimo laipsnis gali būti kontroliuojamas kontroliuojant šlyties, temperatūros ir polinių tirpiklių poveikį.

2. Grafenu užpildytų didelio šilumos laidumo plastikų veikimą įtakojantys veiksniai

2.1 Papildomas grafeno kiekis

Didelio šilumos laidumo plastike, užpildytame grafenu, didėjant grafeno kiekiui, sistemoje palaipsniui formuojasi šilumai laidžios tinklo grandinės, o tai labai pagerina kompozitinės medžiagos šilumos laidumą.

Ištyrus epoksidinės dervos (EP) pagrindu pagamintų grafeno kompozitų šilumos laidumą, nustatyta, kad grafeno užpildymo koeficientas (apie 4 sluoksniai) gali padidinti EP šilumos laidumą maždaug 30 kartų iki 6,44.W/(m•K), o tradiciniams šilumai laidžiams užpildams šiam efektui pasiekti reikia 70 % (tūrio dalies) užpildo.

2.2 Grafeno sluoksnių skaičius
Daugiasluoksnio grafeno tyrimas su 1–10 grafeno sluoksnių parodė, kad padidinus grafeno sluoksnių skaičių nuo 2 iki 4, šilumos laidumas sumažėjo nuo 2 800 W/(m•K) iki 1300 W/(m•K). ).Iš to išplaukia, kad didėjant sluoksnių skaičiui, grafeno šilumos laidumas linkęs mažėti.

Taip yra todėl, kad daugiasluoksnis grafenas laikui bėgant aglomeruosis, todėl šilumos laidumas sumažės.Tuo pačiu metu grafeno defektai ir krašto sutrikimas sumažins grafeno šilumos laidumą.

2.3 Pagrindo tipai
Pagrindiniai didelio šilumos laidumo plastikų komponentai yra matricinės medžiagos ir užpildai.Grafenas yra geriausias pasirinkimas užpildams dėl puikaus šilumos laidumo. Skirtingos matricos kompozicijos turi įtakos šilumos laidumui.Poliamidas (PA) turi geras mechanines savybes, atsparumą karščiui, atsparumą dilimui, mažą trinties koeficientą, tam tikrą antipireną, lengvą apdorojimą, tinka užpildymui modifikuoti, pagerinti jo veikimą ir išplėsti taikymo sritį.

Tyrimo metu nustatyta, kad kai grafeno tūrinė dalis yra 5%, kompozito šilumos laidumas yra 4 kartus didesnis nei įprasto polimero, o kai grafeno tūrinė dalis padidinama iki 40%, kompozito šilumos laidumas. padidinamas 20 kartų..

2.4 Grafeno išsidėstymas ir pasiskirstymas matricoje
Nustatyta, kad kryptingas vertikalus grafeno klojimas gali pagerinti jo šilumos laidumą.
Be to, užpildo pasiskirstymas matricoje taip pat turi įtakos kompozito šilumos laidumui.Kai užpildas tolygiai pasiskirsto matricoje ir sudaro šilumai laidžią tinklo grandinę, kompozito šilumos laidumas žymiai pagerėja.

2.5 Sąsajos varža ir sąsajos sujungimo stiprumas
Apskritai neorganinio užpildo dalelių ir organinės dervos matricos sąsajos suderinamumas yra prastas, o užpildo dalelės lengvai aglomeruojasi matricoje, todėl sunku suformuoti vienodą dispersiją.Be to, dėl neorganinio užpildo dalelių ir matricos paviršiaus įtempimo skirtumo dervos matricos sunku sudrėkinti užpildo dalelių paviršių, todėl jų sąsajoje susidaro tuštumos, todėl padidėja paviršiaus šiluminė varža. polimero kompozito.

3. Išvada
Didelio šilumos laidumo plastikai, užpildyti grafenu, pasižymi dideliu šilumos laidumu ir geru terminiu stabilumu, o jų vystymosi perspektyvos yra labai plačios.Be šilumos laidumo, grafenas turi ir kitų puikių savybių, tokių kaip didelis stiprumas, didelės elektrinės ir optinės savybės, ir yra plačiai naudojamas mobiliuosiuose įrenginiuose, aviacijoje ir naujose energijos baterijose.

„Hongwu Nano“ tiria ir kuria nanomedžiagas nuo 2002 m., o remdamasi brandinta patirtimi ir pažangiomis technologijomis, orientuota į rinką, „Hongwu Nano“ teikia įvairias profesionalias individualizuotas paslaugas, kad vartotojams pateiktų skirtingus profesionalius sprendimus efektyvesniam praktiniam pritaikymui.