În ultimii ani, conductivitatea termică a produselor din cauciuc a primit o atenție extinsă.Produsele din cauciuc conductoare termic sunt utilizate pe scară largă în domeniile aerospațial, aviației, electronicii și aparatelor electrice pentru a juca un rol în conducerea căldurii, izolarea și absorbția șocurilor.Îmbunătățirea conductibilității termice este extrem de importantă pentru produsele din cauciuc conductoare termic.Materialul compozit de cauciuc preparat de umplutura conductoare termic poate transfera eficient căldura, ceea ce are o mare importanță pentru densificarea și miniaturizarea produselor electronice, precum și pentru îmbunătățirea fiabilității acestora și prelungirea duratei de viață a acestora.
În prezent, materialele de cauciuc utilizate în anvelope trebuie să aibă caracteristicile de generare scăzută de căldură și conductivitate termică ridicată.Pe de o parte, în procesul de vulcanizare a anvelopei, performanța de transfer de căldură a cauciucului este îmbunătățită, rata de vulcanizare este crescută și consumul de energie este redus;Căldura generată în timpul conducerii reduce temperatura carcasei și reduce degradarea performanței anvelopei cauzată de temperatura excesivă.Conductivitatea termică a cauciucului conductiv termic este determinată în principal de matricea de cauciuc și de umplutura conductivă termic.Conductivitatea termică fie a particulelor, fie a materialului de umplutură fibroconductiv termic este mult mai bună decât cea a matricei de cauciuc.
Cele mai frecvent utilizate materiale de umplutură conductoare termic sunt următoarele materiale:
1. Nanocarbură de siliciu cu fază beta cubică (SiC)
Pulberea de carbură de siliciu la scară nanometrică formează lanțuri de conducere a căldurii de contact și este mai ușor de ramificat cu polimeri, formând scheletul de conducție a căldurii în lanț Si-O-Si ca cale principală de conducție a căldurii, ceea ce îmbunătățește foarte mult conductivitatea termică a materialului compozit fără a reduce material compozit Proprietăţile mecanice.
Conductivitatea termică a materialului compozit epoxidic cu carbură de siliciu crește odată cu creșterea cantității de carbură de siliciu, iar carbura de nano-siliciu poate oferi materialului compozit o bună conductivitate termică atunci când cantitatea este scăzută.Rezistența la încovoiere și rezistența la impact a materialelor compozite epoxidice cu carbură de siliciu cresc mai întâi și apoi scad odată cu creșterea cantității de carbură de siliciu.Modificarea suprafeței carburii de siliciu poate îmbunătăți în mod eficient conductivitatea termică și proprietățile mecanice ale materialului compozit.
Carbura de siliciu are proprietăți chimice stabile, conductivitatea sa termică este mai bună decât alte materiale de umplutură semiconductoare, iar conductivitatea sa termică este chiar mai mare decât cea a metalului la temperatura camerei.Cercetătorii de la Universitatea de Tehnologie Chimică din Beijing au efectuat cercetări asupra conductivității termice a cauciucului siliconic armat cu alumină și carbură de siliciu.Rezultatele arată că conductivitatea termică a cauciucului siliconic crește pe măsură ce crește cantitatea de carbură de siliciu;când cantitatea de carbură de siliciu este aceeași, conductivitatea termică a cauciucului siliconic ranforsat cu carbură de siliciu de dimensiuni mici este mai mare decât cea a cauciucului siliconic ranforsat cu carbură de siliciu de dimensiuni mari;Conductivitatea termică a cauciucului de siliciu armat cu carbură de siliciu este mai bună decât cea a cauciucului de siliciu armat cu alumină.Când raportul de masă alumină/carbură de siliciu este de 8/2 și cantitatea totală este de 600 de părți, conductivitatea termică a cauciucului de siliciu este cea mai bună.
Nitrura de aluminiu este un cristal atomic și aparține nitrurii de diamant.Poate exista stabil la o temperatură ridicată de 2200 ℃.Are o conductivitate termică bună și un coeficient scăzut de dilatare termică, ceea ce îl face un bun material de șoc termic.Conductivitatea termică a nitrurii de aluminiu este de 320 W·(m·K)-1, care este apropiată de conductibilitatea termică a oxidului de bor și a carburii de siliciu și este de peste 5 ori mai mare decât cea a aluminei.Cercetătorii de la Universitatea de Știință și Tehnologie din Qingdao au studiat conductivitatea termică a compozitelor din cauciuc EPDM armat cu nitrură de aluminiu.Rezultatele arată că: pe măsură ce cantitatea de nitrură de aluminiu crește, conductivitatea termică a materialului compozit crește;conductivitatea termică a materialului compozit fără nitrură de aluminiu este de 0,26 W·(m·K)-1, atunci când cantitatea de nitrură de aluminiu crește la 80 de părți, conductivitatea termică a materialului compozit ajunge la 0,442 W·(m·K) -1, o creștere de 70%.
Alumina este un fel de umplutură anorganică multifuncțională, care are o conductivitate termică mare, constantă dielectrică și o rezistență bună la uzură.Este utilizat pe scară largă în materialele compozite din cauciuc.
Cercetătorii de la Universitatea de Tehnologie Chimică din Beijing au testat conductivitatea termică a compozitelor nano-alumină/nanotuburi de carbon/cauciuc natural.Rezultatele arată că utilizarea combinată a nano-aluminei și nanotuburilor de carbon are un efect sinergic asupra îmbunătățirii conductivității termice a materialului compozit;când cantitatea de nanotuburi de carbon este constantă, conductivitatea termică a materialului compozit crește liniar odată cu creșterea cantității de nano-alumină;când 100 Când se utilizează nano-alumină ca material de umplutură conductiv termic, conductivitatea termică a materialului compozit crește cu 120%.Atunci când 5 părți de nanotuburi de carbon sunt utilizate ca umplutură conductivă termic, conductivitatea termică a materialului compozit crește cu 23%.Când se folosesc 100 de părți de alumină și 5 părți Când nanotuburile de carbon sunt utilizate ca umplutură conductivă termic, conductivitatea termică a materialului compozit crește cu 155%.Experimentul trage, de asemenea, următoarele două concluzii: în primul rând, când cantitatea de nanotuburi de carbon este constantă, pe măsură ce cantitatea de nano-alumină crește, structura rețelei de umplutură formată din particulele de umplutură conductoare din cauciuc crește treptat și factorul de pierdere al materialul compozit crește treptat.Când 100 de părți de nano-alumină și 3 părți de nanotuburi de carbon sunt utilizate împreună, generarea de căldură prin compresie dinamică a materialului compozit este de numai 12 ℃, iar proprietățile mecanice dinamice sunt excelente;în al doilea rând, când cantitatea de nanotuburi de carbon este fixată, pe măsură ce cantitatea de nano-alumină crește, duritatea și rezistența la rupere a materialelor compozite cresc, în timp ce rezistența la tracțiune și alungirea la rupere scad.
Nanotuburile de carbon au proprietăți fizice excelente, conductivitate termică și conductivitate electrică și sunt materiale de umplutură de armare ideale.Materialele lor compozite de cauciuc de armare au primit o atenție pe scară largă.Nanotuburile de carbon sunt formate prin ondularea straturilor de foi de grafit.Sunt un nou tip de material grafit cu o structură cilindrică cu un diametru de zeci de nanometri (10-30nm, 30-60nm, 60-100nm).Conductivitatea termică a nanotuburilor de carbon este de 3000 W·(m·K)-1, care este de 5 ori conductivitatea termică a cuprului.Nanotuburile de carbon pot îmbunătăți semnificativ conductivitatea termică, conductivitatea electrică și proprietățile fizice ale cauciucului, iar întărirea și conductivitatea termică a acestora sunt mai bune decât materialele de umplutură tradiționale, cum ar fi negrul de fum, fibra de carbon și fibra de sticlă.Cercetătorii de la Universitatea de Știință și Tehnologie din Qingdao au efectuat cercetări asupra conductivității termice a materialelor compozite nanotuburi de carbon/EPDM.Rezultatele arată că: nanotuburile de carbon pot îmbunătăți conductivitatea termică și proprietățile fizice ale materialelor compozite;pe măsură ce cantitatea de nanotuburi de carbon crește, conductivitatea termică a materialelor compozite crește, iar rezistența la rupere și alungirea la rupere cresc mai întâi și apoi scad, efortul de tracțiune și rezistența la rupere cresc;când cantitatea de nanotuburi de carbon este mică, nanotuburile de carbon cu diametru mare sunt mai ușor de format lanțuri conductoare de căldură decât nanotuburi de carbon cu diametru mic și sunt mai bine combinate cu matricea de cauciuc.
Ora postării: 30-aug-2021