Pēdējos gados gumijas produktu siltumvadītspēja ir pievērsta plašu uzmanību. Termiski vadītspējīgi gumijas produkti tiek plaši izmantoti kosmiskās aviācijas, aviācijas, elektronikas un elektrisko ierīču laukos, lai spēlētu lomu siltuma vadībā, izolācijā un šoka absorbcijā. Siltumvadītspējas uzlabošana ir ārkārtīgi svarīga termiski vadītspējīgiem gumijas produktiem. Gumijas kompozītmateriālu, ko sagatavo termiski vadošais pildījums, var efektīvi pārnest siltumu, kam ir liela nozīme elektronisko produktu blīvēšanai un miniaturizācijai, kā arī to uzticamības uzlabošanai un kalpošanas laika pagarināšanai.
Pašlaik riepās izmantotajiem gumijas materiāliem ir jābūt zemas siltuma ģenerēšanas un augstas siltumvadītspējas īpašībām. No vienas puses, riepu vulkanizācijas procesā tiek uzlabota gumijas siltuma pārneses veiktspēja, palielinās vulkanizācijas ātrums un enerģijas patēriņš tiek samazināts; Braukšanas laikā radītais siltums samazina liemeņa temperatūru un samazina riepu veiktspējas noārdīšanos, ko izraisa pārmērīga temperatūra. Termiski vadošās gumijas siltumvadītspēju galvenokārt nosaka ar gumijas matricu un termiski vadošu pildvielu. Daļiņu vai šķiedru siltumvadītspējas pildījuma siltumvadītspēja ir daudz labāka nekā gumijas matricai.
Visbiežāk izmantotie termiski vadošie pildvielas ir šādi materiāli:
1. Kubiskā beta fāzes nano silīcija karbīds (sic)
Nano mēroga silīcija karbīda pulveris veido saskares ar siltuma vadīšanas ķēdēm, un to ir vieglāk sazarot ar polimēriem, veidojot Si-O-Si ķēdes siltuma vadīšanas skeletu kā galveno siltuma vadīšanas ceļu, kas ievērojami uzlabo kompozītmateriāla siltumvadītspēju, nemazinot kompozītmateriālu mehāniskās īpašības.
Silīcija karbīda epoksīda kompozītmateriāla siltumvadītspēja palielinās, palielinoties silīcija karbīda daudzumam, un nano-silikona karbīds var dot kompozītmateriālam labu siltumvadītspēju, kad daudzums ir mazs. Silīcija karbīda epoksīda kompozītmateriālu lieces izturība un trieciena izturība vispirms palielinās un pēc tam samazinās, palielinoties silīcija karbīda daudzumam. Silīcija karbīda virsmas modifikācija var efektīvi uzlabot kompozītmateriāla siltumvadītspēju un mehāniskās īpašības.
Silīcija karbīdam ir stabilas ķīmiskas īpašības, tā siltumvadītspēja ir labāka nekā citiem pusvadītāju pildvielām, un tā siltumvadītspēja ir pat lielāka nekā metāla istabas temperatūrā. Pētnieki no Pekinas Ķīmiskās tehnoloģijas universitātes veica pētījumu par alumīnija oksīda un silīcija karbīda pastiprinātas silikona gumijas siltumvadītspēju. Rezultāti rāda, ka silikona gumijas siltumvadītspēja palielinās, palielinoties silīcija karbīda daudzumam; Ja silīcija karbīda daudzums ir vienāds, mazo daļiņu izmēra silīcija karbīda pastiprinātās silikona gumijas siltumvadītspēja ir lielāka nekā lielā daļiņu izmēra silīcija karbīda pastiprinātas silikona gumijas; Silīcija gumijas siltumvadītspēja, kas pastiprināta ar silīcija karbīdu, ir labāka nekā alumīnija oksīda pastiprinātai silīcija gumijai. Kad alumīnija oksīda/silīcija karbīda masas attiecība ir 8/2 un kopējais daudzums ir 600 daļas, silīcija gumijas siltumvadītspēja ir vislabākā.
Alumīnija nitrīds ir atomu kristāls un pieder pie dimanta nitrīda. Tas var būt stabili augstā temperatūrā 2200 ℃. Tam ir laba siltumvadītspēja un zema termiskās izplešanās koeficients, padarot to par labu termiskā šoka materiālu. Alumīnija nitrīda siltumvadītspēja ir 320 W · (M · K) -1, kas ir tuvu bora oksīda un silīcija karbīda siltumvadītspējai, un tā ir vairāk nekā 5 reizes lielāka nekā alumīnija oksīda. Qingdao Zinātnes un tehnoloģijas universitātes pētnieki ir pētījuši alumīnija nitrīda pastiprinātu EPDM gumijas kompozītu siltumvadītspēju. Rezultāti rāda, ka: palielinoties alumīnija nitrīda daudzumam, palielinās kompozītmateriāla siltumvadītspēja; Kompozītmateriāla siltumvadītspēja bez alumīnija nitrīda ir 0,26 W · (M · K) -1, kad alumīnija nitrīda daudzums palielinās līdz 80 daļām, kompozītmateriāla siltumvadītspēja sasniedz 0,442 W · (M · K) -1, palielinoties 70%.
3. Nano alumīnija oksīds (AL2O3)
Alumīnija oksīds ir sava veida daudzfunkcionāla neorganiska pildviela, kurai ir liela siltumvadītspēja, dielektriskā konstante un laba nodiluma izturība. To plaši izmanto gumijas kompozītmateriālos.
Pētnieki no Pekinas Ķīmiskās tehnoloģijas universitātes pārbaudīja nano-alumīnija oksīda/oglekļa nanocaurules/dabiskā gumijas kompozītmateriālu siltumvadītspēju. Rezultāti rāda, ka nano-alumīnija oksīda un oglekļa nanocauruļu kombinētajai lietošanai ir sinerģiska ietekme uz kompozītmateriāla siltumvadītspējas uzlabošanu; Kad oglekļa nanocauruļu daudzums ir nemainīgs, kompozītmateriāla siltumvadītspēja palielinās lineāri, palielinoties nano-alumīnija oksīda daudzumam; Ja 100, kad nano-alumīnija oksīda kā termiski vadītspējīgu pildvielu, kompozītmateriāla siltumvadītspēja palielinās par 120%. Ja kā termiski vadītspējīgu pildvielu izmanto 5 oglekļa nanocaurules daļas, kompozītmateriāla siltumvadītspēja palielinās par 23%. Ja kā termiski vadītspējīgu pildvielu izmanto 100 alumīnija oksīda un 5 daļas, lietojot oglekļa nanocaurules, kompozītmateriāla siltumvadītspēja palielinās par 155%. Eksperiments arī izdara šādus divus secinājumus: pirmkārt, kad oglekļa nanocaurules daudzums ir nemainīgs, jo palielinās nano-alumīnija oksīda daudzums, palielinās pildvielas tīkla struktūra, ko gumijā veidojas vadošie pildvielas daļiņas, un kompozītmateriāla zaudējumu koeficients pakāpeniski palielinās. Ja kopā tiek izmantotas 100 nano-alumīnija oksīda daļas un 3 oglekļa nanocauruļu daļas, kompozītmateriāla dinamiskā kompresijas siltuma ģenerēšana ir tikai 12 ℃, un dinamiskās mehāniskās īpašības ir lieliskas; Otrkārt, kad ir fiksēts oglekļa nanocaurules daudzums, palielinoties nano-alumīnija oksīda daudzumam, palielinās kompozītmateriālu cietība un asaru stiprums, kamēr stiepes izturība un pagarinājums pārtraukumā samazinās.
Oglekļa nanocaurulēm ir lieliskas fizikālās īpašības, siltumvadītspēja un elektriskā vadītspēja, un tās ir ideālas pastiprinošas pildvielas. Viņu pastiprinošajiem gumijas kompozītmateriāliem ir pievērsta plaša uzmanība. Oglekļa nanocaurules veido grafīta loksņu kērlinga slāņi. Tie ir jauna veida grafīta materiāla ar cilindrisku struktūru ar desmitiem nanometru diametru (10-30 nm, 30–60 nm, 60–100 nm). Oglekļa nanocauruļu siltumvadītspēja ir 3000 W · (M · K) -1, kas ir 5 reizes lielāka par vara siltumvadītspēju. Oglekļa nanocaurules var ievērojami uzlabot gumijas siltumvadītspēju, elektrisko vadītspēju un fizikālās īpašības, un to pastiprināšana un siltumvadītspēja ir labākas nekā tradicionālās pildvielas, piemēram, oglekļa melnā, oglekļa šķiedra un stikla šķiedra. Qingdao Zinātnes un tehnoloģijas universitātes pētnieki veica pētījumu par oglekļa nanocaurules/EPDM kompozītmateriālu siltumvadītspēju. Rezultāti rāda, ka: oglekļa nanocaurules var uzlabot kompozītmateriālu siltumvadītspēju un fizikālās īpašības; Palielinoties oglekļa nanocauruļu daudzumam, palielinās kompozītmateriālu siltumvadītspēja, un stiepes izturība un pagarinājums pārtraukumā vispirms palielinās un pēc tam samazinās, palielinās stiepes spriegums un asarošanas stiprums; Kad oglekļa nanocauruļu daudzums ir mazs, liela diametra oglekļa nanocaurules ir vieglāk veidot siltumvadītājus nekā maza diametra oglekļa nanocaurules, un tās ir labāk apvienotas ar gumijas matricu.
Pasta laiks: 20.-2021. Aug.
