Høy termisk ledningsevne -plast viser ekstraordinære talenter i transformatorinduktorer, elektronisk komponentvarme -spredning, spesielle kabler, elektronisk emballasje, termisk potte og andre felt for deres gode prosesseringsytelse, lav pris og utmerket termisk konduktivitet. Høy termisk konduktivitetsplast med grafen som fyllstoff kan oppfylle kravene til høy tetthet og utvikling av høy integrasjonssamling innen termisk styring og elektronikkindustri.

Konvensjonell termisk ledende plast er hovedsakelig fylt med høye varmeledende metall- eller uorganiske fyllstoffpartikler for å fylle polymermatriksmaterialene jevnlig. Når mengden fyllstoff når et visst nivå, danner fyllstoffet en kjedelignende og nettverkslignende morfologi i systemet, det vil si en termisk ledende nettverkskjede. Når orienteringsretningen til disse varme ledende nettkjedene er parallelt med varmestrømningsretningen, forbedres den termiske ledningsevnen til systemet kraftig.

Høy termisk ledende plast medKarbon nanomateriale grafenEttersom fyllstoff kan oppfylle kravene til høy tetthet og utvikling av høy integrasjonssamling innen termisk styring og elektronikkindustri. For eksempel er den termiske ledningsevnen til ren polyamid 6 (PA6) 0,338 W / (m · K), når den er fylt med 50% aluminiumoksyd, er den termiske konduktiviteten til komposittet 1,57 ganger den for ren PA6; Ved tilsetning av 25% det modifiserte sinkoksidet, er komposittens termiske ledningsevne tre ganger høyere enn for ren PA6. Når 20% grafen nanosheet tilsettes, når den termiske konduktiviteten til komposittet 4,11 w/(m • k), som økes med over 15 ganger enn ren PA6, som demonstrerer det enorme potensialet til grafen innen termisk styring.

1. Forberedelse og termisk ledningsevne av grafen/polymerkompositter

Den termiske konduktiviteten til grafen/polymerkompositter er uatskillelige fra behandlingsbetingelsene i preparatprosessen. Ulike preparatmetoder utgjør en forskjell i spredning, grensesnittvirkning og romlig struktur av fyllstoffet i matrisen, og disse faktorene bestemmer stivheten, styrken, seigheten og duktiliteten til kompositt. Når det gjelder den nåværende forskningen, for grafen/polymerkompositter, kan graden av spredning av grafen og graden av peeling av grafenark kontrolleres ved å kontrollere skjær, temperatur og polare løsningsmidler.

2. Faktorene som påvirker ytelsen til grafenfylte høye termisk ledningsevne -plast

2.1 Tilleggsmengde av grafen

I den høye termiske konduktivitetsplasten fylt med grafen, etter hvert som mengden grafen øker, dannes termisk ledende nettverkskjede gradvis i systemet, noe som forbedrer den termiske konduktiviteten til det sammensatte materialet.

Ved å studere den termiske konduktiviteten til epoksyharpiks (EP) -baserte grafenkompositter, er det funnet at fyllingsforholdet mellom grafen (ca. 4 lag) kan øke den termiske ledningsevnen til EP med omtrent 30 ganger til 6,44. W/(m • k), mens tradisjonelle termiske ledende fyllstoffer krever 70% (volumfraksjon) av fyllstoffet for å oppnå denne effekten.

2.2 Antall lag med grafen
For flerlags grafen fant studien på 1-10 lag grafen at når antallet grafenlag ble økt fra 2 til 4, falt den termiske konduktiviteten fra 2 800 W/(M • K) til 1300 W/(M • K). Det følger at den termiske konduktiviteten til grafen har en tendens til å avta med økningen av antall lag.

Dette er fordi flerlags grafen vil agglomerere med tiden, noe som vil føre til at den termiske ledningsevnen avtar. Samtidig vil manglene i grafenet og kantenes lidelse redusere grafenens termiske ledningsevne.

2.3 typer underlag
Hovedkomponentene i plast med høy termisk konduktivitet inkluderer matriksmaterialer og fyllstoffer. Graphene er det beste valget for fyllstoffer på grunn av dets utmerkede varmeledningsevne. Differente matrikssammensetninger påvirker termisk ledningsevne. Polyamid (PA) har gode mekaniske egenskaper, varmebestandighet, slitestyrke, lav friksjonskoeffisient, viss flammehemming, enkel prosessering, egnet for fyllingsmodifisering, for å forbedre ytelsen og utvide applikasjonsfeltet.

Studien fant at når volumfraksjonen av grafen er 5%, er den termiske konduktiviteten til komposittet 4 ganger høyere enn den for den ordinære polymeren, og når volumfraksjonen av grafen økes til 40%, økes den termiske ledningsevnen til kompositten med 20 ganger. .

2.4 Arrangement og distribusjon av grafen i matrise
Det har blitt funnet at den retningsbestemte vertikale stabling av grafen kan forbedre dens termiske konduktivitet.
I tillegg påvirker fordelingen av fyllstoffet i matrisen også den termiske konduktiviteten til kompositt. Når fyllstoffet er jevnt spredt i matrisen og danner en termisk ledende nettverkskjede, forbedres den termiske ledningsevnen til kompositt.

2.5 Grensesnittmotstand og grensesnittkoblingsstyrke
Generelt er grensesnittkompatibiliteten mellom de uorganiske fyllpartiklene og den organiske harpiksmatrisen dårlig, og fyllstoffpartiklene er lett agglomerert i matrisen, noe som gjør det vanskelig å danne en jevn spredning. I tillegg gjør forskjellen i overflatespenning mellom de uorganiske fyllstoffpartiklene og matrisen det vanskelig for overflaten av fyllstoffpartiklene å bli fuktet av harpiksmatrisen, noe som resulterer i tomrom ved grensesnittet mellom de to, og øker dermed den grensesnittiske termiske motstanden til polymerkompositten.

3. Konklusjon
Høy termisk ledningsevne plast fylt med grafen har høy termisk ledningsevne og god termisk stabilitet, og deres utviklingsmuligheter er veldig brede. Foruten den termiske konduktiviteten, har grafen andre utmerkede egenskaper, for eksempel høy styrke, høye elektriske og optiske egenskaper, og er mye brukt i mobile enheter, romfart og nye energibatterier.

Hongwu Nano har forsket på og utviklet nanomaterialer siden 2002, og basert på modnet erfaring og avansert teknologi, markedsorientert, tilbyr Hongwu Nano diversifiserte profesjonelle tilpassede tjenester for å gi brukerne forskjellige profesjonelle løsninger for mer effektive praktiske applikasjoner.