Augstas siltumvadītspējas plastmasai ir neparasti talanti transformatoru induktoros, elektronisko komponentu siltuma izkliedēšanā, īpašos kabeļos, elektroniskajā iepakojumā, termiskajos podos un citās jomās, pateicoties to labajai apstrādes veiktspējai, zemajai cenai un lieliskajai siltumvadītspējai.Plastmasas ar augstu siltumvadītspēju ar grafēnu kā pildvielu var atbilst augsta blīvuma un augstas integrācijas montāžas izstrādes prasībām siltuma vadības un elektronikas nozarē.

Parastās siltumvadošās plastmasas galvenokārt pilda ar augstas siltumvadītspējas metāla vai neorganiskām pildvielas daļiņām, lai vienmērīgi aizpildītu polimēru matricas materiālus.Kad pildvielas daudzums sasniedz noteiktu līmeni, pildviela sistēmā veido ķēdei līdzīgu un tīklveida morfoloģiju, tas ir, siltumvadošu tīkla ķēdi.Ja šo siltumvadīto tīklu ķēžu orientācijas virziens ir paralēls siltuma plūsmas virzienam, sistēmas siltumvadītspēja tiek ievērojami uzlabota.

Augstas siltumvadītspējas plastmasas aroglekļa nanomateriāls grafēnskā pildviela var atbilst augsta blīvuma un augstas integrācijas montāžas izstrādes prasībām siltuma pārvaldības un elektronikas nozarē.Piemēram, tīra poliamīda 6 (PA6) siltumvadītspēja ir 0,338 W / (m · K), pildot ar 50% alumīnija oksīda, kompozīta siltumvadītspēja ir 1,57 reizes lielāka nekā tīram PA6;pievienojot 25% modificētā cinka oksīda, kompozīta siltumvadītspēja ir trīs reizes lielāka nekā tīram PA6.Pievienojot 20% grafēna nanoslāni, kompozīta siltumvadītspēja sasniedz 4,11 W/(m•K), kas ir vairāk nekā 15 reizes lielāka nekā tīram PA6, kas parāda grafēna milzīgo potenciālu siltuma pārvaldības jomā.

1. Grafēna/polimēra kompozītu sagatavošana un siltumvadītspēja

Grafēna/polimēra kompozītu siltumvadītspēja nav atdalāma no apstrādes apstākļiem sagatavošanas procesā.Dažādas sagatavošanas metodes maina pildvielas dispersiju, saskarnes darbību un telpisko struktūru matricā, un šie faktori nosaka kompozītmateriāla stingrību, izturību, stingrību un elastību.Ciktāl tas attiecas uz pašreizējiem pētījumiem, grafēna/polimēru kompozītmateriāliem grafēna dispersijas pakāpi un grafēna lokšņu lobīšanās pakāpi var kontrolēt, kontrolējot bīdes, temperatūru un polāros šķīdinātājus.

2. Faktori, kas ietekmē ar grafēnu pildītu augstas siltumvadītspējas plastmasu veiktspēju

2.1 Grafēna pievienošana

Augstas siltumvadītspējas plastmasā, kas pildīta ar grafēnu, palielinoties grafēna daudzumam, sistēmā pakāpeniski veidojas siltumvadītspējas tīkla ķēde, kas ievērojami uzlabo kompozītmateriāla siltumvadītspēju.

Pētot uz epoksīdsveķu (EP) bāzes izgatavotu grafēna kompozītmateriālu siltumvadītspēju, ir konstatēts, ka grafēna pildījuma attiecība (apmēram 4 slāņi) var palielināt EP siltumvadītspēju aptuveni 30 reizes līdz 6,44.W/(m•K), savukārt tradicionālajām siltumvadītajām pildvielām šī efekta sasniegšanai nepieciešami 70% (tilpuma daļa) pildvielas.

2.2 Grafēna slāņu skaits
Daudzslāņu grafēna pētījumā ar 1–10 grafēna slāņiem atklājās, ka, palielinot grafēna slāņu skaitu no 2 līdz 4, siltumvadītspēja samazinājās no 2 800 W/(m•K) līdz 1300 W/(m•K) ).No tā izriet, ka grafēna siltumvadītspējai ir tendence samazināties, palielinoties slāņu skaitam.

Tas ir tāpēc, ka daudzslāņu grafēns ar laiku aglomerēsies, kā rezultātā samazināsies siltumvadītspēja.Tajā pašā laikā grafēna defekti un malas traucējumi samazinās grafēna siltumvadītspēju.

2.3 Pamatnes veidi
Augstas siltumvadītspējas plastmasas galvenās sastāvdaļas ir matricas materiāli un pildvielas.Grafēns ir labākā izvēle pildvielām, jo ​​tam ir lieliska siltumvadītspēja. Dažādas matricas kompozīcijas ietekmē siltumvadītspēju.Poliamīdam (PA) ir labas mehāniskās īpašības, karstumizturība, nodilumizturība, zems berzes koeficients, zināms liesmas slāpētājs, viegla apstrāde, piemērota pildījuma modifikācijai, lai uzlabotu tā veiktspēju un paplašinātu pielietojuma lauku.

Pētījumā konstatēts, ka, ja grafēna tilpuma daļa ir 5%, kompozītmateriāla siltumvadītspēja ir 4 reizes lielāka nekā parasta polimēra, un, ja grafēna tilpuma daļa tiek palielināta līdz 40%, kompozīta siltumvadītspēja. tiek palielināts 20 reizes..

2.4. Grafēna izkārtojums un sadalījums matricā
Ir konstatēts, ka grafēna virziena vertikālā sakraušana var uzlabot tā siltumvadītspēju.
Turklāt pildvielas sadalījums matricā ietekmē arī kompozīta siltumvadītspēju.Kad pildviela ir vienmērīgi izkliedēta matricā un veido siltumvadošu tīkla ķēdi, kompozītmateriāla siltumvadītspēja ievērojami uzlabojas.

2.5. Interfeisa pretestība un saskarnes savienojuma stiprums
Kopumā neorganisko pildvielu daļiņu un organisko sveķu matricas saskarnes saderība ir slikta, un pildvielas daļiņas viegli aglomerējas matricā, apgrūtinot viendabīgas dispersijas veidošanos.Turklāt virsmas spraiguma atšķirība starp neorganiskām pildvielas daļiņām un matricu apgrūtina pildvielas daļiņu virsmas samitrināšanu ar sveķu matricu, kā rezultātā saskarnē starp tām veidojas tukšumi, tādējādi palielinot saskarnes termisko pretestību. no polimēru kompozīta.

3. Secinājums
Augstas siltumvadītspējas plastmasām, kas pildītas ar grafēnu, ir augsta siltumvadītspēja un laba termiskā stabilitāte, un to attīstības perspektīvas ir ļoti plašas.Papildus siltumvadītspējai grafēnam ir arī citas lieliskas īpašības, piemēram, augsta izturība, augstas elektriskās un optiskās īpašības, un to plaši izmanto mobilajās ierīcēs, aviācijā un jaunās enerģijas akumulatoros.

Hongwu Nano ir pētījis un attīstījis nanomateriālus kopš 2002. gada, un, pamatojoties uz nobriedušo pieredzi un progresīvām tehnoloģijām, uz tirgu orientēts, Hongwu Nano piedāvā daudzveidīgus profesionālus pielāgotus pakalpojumus, lai lietotājiem nodrošinātu dažādus profesionālus risinājumus efektīvākai praktiskai pielietošanai.