Kunststoffen met een hoge thermische geleidbaarheid vertonen buitengewone talenten op het gebied van transformatorinductoren, warmteafvoer van elektronische componenten, speciale kabels, elektronische verpakkingen, thermisch oppotten en andere gebieden vanwege hun goede verwerkingsprestaties, lage prijs en uitstekende thermische geleidbaarheid.Kunststoffen met een hoge thermische geleidbaarheid met grafeen als vulstof kunnen voldoen aan de eisen van hoge dichtheid en integratie van assemblage-ontwikkeling in de thermische beheer- en elektronica-industrie.

Conventionele thermisch geleidende kunststoffen zijn voornamelijk gevuld met sterk warmtegeleidende metalen of anorganische vulstofdeeltjes om de polymeermatrixmaterialen gelijkmatig te vullen.Wanneer de hoeveelheid vulmiddel een bepaald niveau bereikt, vormt het vulmiddel een kettingachtige en netwerkachtige morfologie in het systeem, dat wil zeggen een thermisch geleidende netwerkketen.Wanneer de oriëntatierichting van deze warmtegeleidende gaaskettingen evenwijdig is aan de warmtestroomrichting, wordt de thermische geleidbaarheid van het systeem aanzienlijk verbeterd.

Hoog thermisch geleidende kunststoffen metkoolstof nanomateriaal grafeenals vulmiddel kan worden voldaan aan de vereisten van ontwikkeling met hoge dichtheid en integratie van assemblages in de thermische management- en elektronica-industrie.De thermische geleidbaarheid van puur polyamide 6 (PA6) is bijvoorbeeld 0,338 W / (m · K), wanneer gevuld met 50% aluminiumoxide, is de thermische geleidbaarheid van de composiet 1,57 keer die van pure PA6;bij toevoeging van 25% gemodificeerd zinkoxide is de thermische geleidbaarheid van de composiet drie keer hoger dan die van zuiver PA6.Wanneer de 20% grafeen nanosheet wordt toegevoegd, bereikt de thermische geleidbaarheid van de composiet 4,11 W/(m•K), wat meer dan 15 keer hoger is dan pure PA6, wat het enorme potentieel van grafeen op het gebied van thermisch beheer aantoont.

1. Voorbereiding en thermische geleidbaarheid van grafeen/polymeercomposieten

De thermische geleidbaarheid van grafeen/polymeercomposieten is onlosmakelijk verbonden met de verwerkingsomstandigheden tijdens het bereidingsproces.Verschillende bereidingsmethoden maken een verschil in de dispersie, grensvlakwerking en ruimtelijke structuur van het vulmiddel in de matrix, en deze factoren bepalen de stijfheid, sterkte, taaiheid en ductiliteit van de composiet.Wat het huidige onderzoek betreft, kunnen voor grafeen / polymeercomposieten de mate van dispersie van grafeen en de mate van afpellen van grafeenvellen worden gecontroleerd door afschuiving, temperatuur en polaire oplosmiddelen te regelen.

2. De factoren die van invloed zijn op de prestaties van met grafeen gevulde kunststoffen met een hoge thermische geleidbaarheid

2.1 Toevoeging hoeveelheid Grafeen

In het met grafeen gevulde kunststof met hoge thermische geleidbaarheid wordt naarmate de hoeveelheid grafeen toeneemt, geleidelijk een thermisch geleidende netwerkketen in het systeem gevormd, wat de thermische geleidbaarheid van het composietmateriaal aanzienlijk verbetert.

Door de thermische geleidbaarheid van op epoxyhars (EP) gebaseerde grafeencomposieten te bestuderen, is gebleken dat de vullingsgraad van grafeen (ongeveer 4 lagen) de thermische geleidbaarheid van EP met ongeveer 30 keer kan verhogen tot 6,44.W/(m•K), terwijl traditionele thermisch geleidende vulstoffen 70% (volumefractie) van de vulstof nodig hebben om dit effect te bereiken.

2.2 Aantal lagen grafeen
Voor meerlagig grafeen bleek uit het onderzoek naar 1-10 lagen grafeen dat wanneer het aantal grafeenlagen werd verhoogd van 2 naar 4, de thermische geleidbaarheid afnam van 2 800 W/(m•K) tot 1300 W/(m•K ).Hieruit volgt dat de thermische geleidbaarheid van grafeen de neiging heeft af te nemen met de toename van het aantal lagen.

Dit komt omdat het meerlagige grafeen na verloop van tijd zal agglomereren, waardoor de thermische geleidbaarheid afneemt.Tegelijkertijd zullen de defecten in het grafeen en de wanorde van de rand de thermische geleidbaarheid van het grafeen verminderen.

2.3 Soorten ondergrond
De belangrijkste componenten van kunststoffen met een hoge thermische geleidbaarheid zijn matrixmaterialen en vulstoffen.Grafeen is de beste keuze voor vulstoffen vanwege de uitstekende thermische geleidbaarheid. Verschillende matrixsamenstellingen beïnvloeden de thermische geleidbaarheid.Polyamide (PA) heeft goede mechanische eigenschappen, hittebestendigheid, slijtvastheid, lage wrijvingscoëfficiënt, bepaalde vlamvertraging, gemakkelijke verwerking, geschikt voor het vullen van modificaties, om de prestaties te verbeteren en het toepassingsgebied uit te breiden.

Uit de studie bleek dat wanneer de volumefractie van grafeen 5% is, de thermische geleidbaarheid van de composiet 4 keer hoger is dan die van het gewone polymeer, en wanneer de volumefractie van grafeen wordt verhoogd tot 40%, de thermische geleidbaarheid van de composiet wordt 20 keer verhoogd..

2.4 Opstelling en verdeling van grafeen in matrix
Gebleken is dat de directionele verticale stapeling van grafeen de thermische geleidbaarheid kan verbeteren.
Daarnaast heeft de verdeling van de vulstof in de matrix ook invloed op de thermische geleidbaarheid van de composiet.Wanneer de vulstof gelijkmatig in de matrix is ​​verspreid en een thermisch geleidende netwerkketen vormt, wordt de thermische geleidbaarheid van de composiet aanzienlijk verbeterd.

2.5 Interfaceweerstand en interfacekoppelingssterkte
Over het algemeen is de grensvlakcompatibiliteit tussen de anorganische vulstofdeeltjes en de organische harsmatrix slecht, en de vulstofdeeltjes worden gemakkelijk geagglomereerd in de matrix, waardoor het moeilijk wordt om een ​​uniforme dispersie te vormen.Bovendien maakt het verschil in oppervlaktespanning tussen de anorganische vulstofdeeltjes en de matrix het moeilijk voor het oppervlak van de vulstofdeeltjes om te worden bevochtigd door de harsmatrix, wat resulteert in holtes op het grensvlak tussen de twee, waardoor de thermische weerstand van het grensvlak toeneemt. van het polymeercomposiet.

3. Conclusie
Kunststoffen met een hoge thermische geleidbaarheid gevuld met grafeen hebben een hoge thermische geleidbaarheid en een goede thermische stabiliteit, en hun ontwikkelingsperspectieven zijn zeer breed.Naast de thermische geleidbaarheid heeft grafeen andere uitstekende eigenschappen, zoals hoge sterkte, hoge elektrische en optische eigenschappen, en wordt het veel gebruikt in mobiele apparaten, ruimtevaart en nieuwe energiebatterijen.

Hongwu Nano onderzoekt en ontwikkelt nanomaterialen sinds 2002, en op basis van gerijpte ervaring en geavanceerde technologie, marktgericht, biedt Hongwu Nano gediversifieerde professionele diensten op maat om gebruikers verschillende professionele oplossingen te bieden voor efficiëntere praktische toepassingen.