Plast med høy termisk ledningsevne viser ekstraordinære talenter innen transformatorinduktorer, elektroniske komponenters varmespredning, spesialkabler, elektronisk emballasje, termisk innstøping og andre felt for deres gode prosessytelse, lave pris og utmerket varmeledningsevne.Plast med høy termisk ledningsevne med grafen som fyllstoff kan møte kravene til utvikling av høy tetthet og høy integrering i termisk styring og elektronikkindustri.

Konvensjonell termisk ledende plast er hovedsakelig fylt med høyt varmeledende metall eller uorganiske fyllstoffpartikler for å jevnt fylle polymermatrisematerialene.Når mengden fyllstoff når et visst nivå, danner fyllstoffet en kjede- og nettverkslignende morfologi i systemet, det vil si en termisk ledende nettverkskjede.Når orienteringsretningen til disse varmeledende nettkjedene er parallell med varmestrømningsretningen, forbedres den termiske ledningsevnen til systemet betydelig.

Høy termisk ledende plast medkarbon nanomateriale grafensom fyllstoff kan møte kravene til høy tetthet og høy integrering monteringsutvikling i termisk styring og elektronikkindustrien.For eksempel er den termiske ledningsevnen til ren polyamid 6 (PA6) 0,338 W / (m · K), når den er fylt med 50 % alumina, er den termiske ledningsevnen til kompositten 1,57 ganger den for ren PA6;ved tilsetning av 25 % av det modifiserte sinkoksydet, er den termiske ledningsevnen til kompositten tre ganger høyere enn for ren PA6.Når 20 % grafen nanoarket legges til, når den termiske ledningsevnen til kompositten 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. Fremstilling og termisk ledningsevne av grafen/polymer-kompositter

Den termiske ledningsevnen til grafen/polymer-kompositter er uatskillelig fra prosessforholdene i fremstillingsprosessen.Ulike prepareringsmetoder gjør en forskjell i spredningen, grensesnittvirkningen og romstrukturen til fyllstoffet i matrisen, og disse faktorene bestemmer komposittens stivhet, styrke, seighet og duktilitet.Når det gjelder dagens forskning, for grafen/polymer-kompositter, kan spredningsgraden av grafen og graden av avskalling av grafenplater kontrolleres ved å kontrollere skjærkraft, temperatur og polare løsningsmidler.

2. Faktorene som påvirker ytelsen til grafenfylt plast med høy termisk ledningsevne

2.1 Tilsatt mengde grafen

I plasten med høy termisk ledningsevne fylt med grafen, etter hvert som mengden grafen øker, dannes det gradvis termisk ledende nettverkskjede i systemet, noe som i stor grad forbedrer den termiske ledningsevnen til komposittmaterialet.

Ved å studere den termiske ledningsevnen til epoksyharpiks (EP)-baserte grafenkompositter, er det funnet at fyllingsforholdet til grafen (ca. 4 lag) kan øke den termiske ledningsevnen til EP med ca. 30 ganger til 6,44.W/(m•K), mens tradisjonelle termisk 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 med grafen at når antall grafenlag ble økt fra 2 til 4, sank den termiske ledningsevnen fra 2 800 W/(m•K) til 1300 W/(m•K) ).Det følger at den termiske ledningsevnen til grafen har en tendens til å avta med økningen i antall lag.

Dette er fordi flerlagsgrafenet vil agglomerere med tiden, noe som vil føre til at den termiske ledningsevnen reduseres.Samtidig vil defektene i grafenet og uorden i kanten redusere den termiske ledningsevnen til grafenet.

2.3 Typer underlag
Hovedkomponentene i plast med høy termisk ledningsevne inkluderer matrisematerialer og fyllstoffer.Grafen er det beste valget for fyllstoffer på grunn av sin utmerkede varmeledningsevne. Ulike matrisesammensetninger påvirker varmeledningsevnen.Polyamid (PA) har gode mekaniske egenskaper, varmebestandighet, slitestyrke, lav friksjonskoeffisient, viss flammehemming, enkel behandling, egnet for fyllingsmodifisering, for å forbedre ytelsen og utvide bruksområdet.

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

2.4 Arrangement og fordeling av grafen i matrise
Det har blitt funnet at den retningsbestemte vertikale stablingen av grafen kan forbedre dens varmeledningsevne.
I tillegg påvirker fordelingen av fyllstoffet i matrisen også komposittens varmeledningsevne.Når fyllstoffet er jevnt fordelt i matrisen og danner en termisk ledende nettverkskjede, forbedres den termiske ledningsevnen til kompositten betydelig.

2.5 Grensesnittmotstand og grensesnittkoblingsstyrke
Generelt er grensesnittkompatibiliteten mellom de uorganiske fyllstoffpartiklene og den organiske harpiksmatrisen dårlig, og fyllstoffpartiklene agglomereres lett i matrisen, noe som gjør det vanskelig å danne en jevn dispersjon.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 derved grenseflatenes termiske motstand. av polymerkompositten.

3. Konklusjon
Plast fylt med grafen med høy termisk ledningsevne har høy varmeledningsevne og god varmestabilitet, og utviklingsutsiktene er svært brede.Foruten den termiske ledningsevnen har grafen andre utmerkede egenskaper, som 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 varierte profesjonelle tilpassede tjenester for å gi brukere forskjellige profesjonelle løsninger for mer effektive praktiske applikasjoner.