V posledných rokoch sa tepelnej vodivosti gumových výrobkov venuje veľká pozornosť.Tepelne vodivé gumové výrobky sa široko používajú v oblasti letectva, letectva, elektroniky a elektrických spotrebičov, aby zohrávali úlohu pri vedení tepla, izolácii a tlmení nárazov.Zlepšenie tepelnej vodivosti je mimoriadne dôležité pre tepelne vodivé gumové výrobky.Gumový kompozitný materiál pripravený tepelne vodivým plnivom dokáže efektívne prenášať teplo, čo má veľký význam pre zahusťovanie a miniaturizáciu elektronických produktov, ako aj pre zlepšenie ich spoľahlivosti a predĺženie ich životnosti.
V súčasnosti musia mať gumové materiály používané v pneumatikách charakteristiky nízkej tvorby tepla a vysokej tepelnej vodivosti.Na jednej strane sa v procese vulkanizácie pneumatík zlepšuje prenos tepla gumy, zvyšuje sa rýchlosť vulkanizácie a znižuje sa spotreba energie;Teplo vznikajúce počas jazdy znižuje teplotu kostry a znižuje degradáciu výkonu pneumatiky spôsobenú nadmernou teplotou.Tepelnú vodivosť tepelne vodivej gumy určuje hlavne gumová matrica a tepelne vodivé plnivo.Tepelná vodivosť buď častíc alebo vláknitého tepelne vodivého plniva je oveľa lepšia ako tepelná vodivosť gumovej matrice.
Najbežnejšie používané tepelne vodivé plnivá sú tieto materiály:
1. Kubická beta fáza nanokarbidu kremíka (SiC)
Prášok karbidu kremíka v nanoúrovni vytvára kontaktné reťazce vedenia tepla a ľahšie sa rozvetvuje s polymérmi, čím vytvára kostru vedenia tepla reťazca Si-O-Si ako hlavnú dráhu vedenia tepla, čo výrazne zlepšuje tepelnú vodivosť kompozitného materiálu bez zníženia kompozitný materiál Mechanické vlastnosti.
Tepelná vodivosť epoxidového kompozitného materiálu karbidu kremíka sa zvyšuje so zvyšujúcim sa množstvom karbidu kremíka a nanokarbid kremíka môže poskytnúť kompozitnému materiálu dobrú tepelnú vodivosť, keď je množstvo nízke.Pevnosť v ohybe a rázová húževnatosť epoxidových kompozitných materiálov z karbidu kremíka sa najprv zvyšuje a potom klesá so zvyšujúcim sa množstvom karbidu kremíka.Povrchová úprava karbidu kremíka môže účinne zlepšiť tepelnú vodivosť a mechanické vlastnosti kompozitného materiálu.
Karbid kremíka má stabilné chemické vlastnosti, jeho tepelná vodivosť je lepšia ako u iných polovodičových plnív a jeho tepelná vodivosť je dokonca väčšia ako u kovu pri izbovej teplote.Výskumníci z Pekingskej univerzity chemickej technológie vykonali výskum tepelnej vodivosti silikónovej gumy vystuženej oxidom hlinitým a karbidom kremíka.Výsledky ukazujú, že tepelná vodivosť silikónového kaučuku sa zvyšuje so zvyšujúcim sa množstvom karbidu kremíka;keď je množstvo karbidu kremíka rovnaké, tepelná vodivosť silikónovej gumy vystuženej karbidom kremíka s malou veľkosťou častíc je väčšia ako tepelná vodivosť silikónovej gumy vystuženej karbidom kremíka s veľkou veľkosťou častíc;Tepelná vodivosť kremíkovej gumy vystuženej karbidom kremíka je lepšia ako tepelná vodivosť kremíkovej gumy vystuženej oxidom hlinitým.Keď je hmotnostný pomer oxidu hlinitého/karbidu kremíka 8/2 a celkové množstvo je 600 dielov, je tepelná vodivosť kremíkovej gumy najlepšia.
Nitrid hliníka je atómový kryštál a patrí k nitridu diamantu.Môže existovať stabilne pri vysokej teplote 2200 ℃.Má dobrú tepelnú vodivosť a nízky koeficient tepelnej rozťažnosti, čo z neho robí dobrý materiál pre tepelné šoky.Tepelná vodivosť nitridu hliníka je 320 W·(m·K)-1, čo je blízko k tepelnej vodivosti oxidu bóru a karbidu kremíka a je viac ako 5-krát väčšia ako u oxidu hlinitého.Výskumníci z Qingdao University of Science and Technology študovali tepelnú vodivosť gumových kompozitov EPDM vystužených nitridom hliníka.Výsledky ukazujú, že: so zvyšujúcim sa množstvom nitridu hliníka sa zvyšuje tepelná vodivosť kompozitného materiálu;tepelná vodivosť kompozitného materiálu bez nitridu hliníka je 0,26 W·(m·K)-1, keď sa množstvo nitridu hliníka zvýši na Pri 80 dieloch dosahuje tepelná vodivosť kompozitného materiálu 0,442 W·(m·K) -1, čo predstavuje nárast o 70 %.
Alumina je druh multifunkčného anorganického plniva, ktorý má veľkú tepelnú vodivosť, dielektrickú konštantu a dobrú odolnosť proti opotrebovaniu.Je široko používaný v gumových kompozitných materiáloch.
Výskumníci z Pekingskej univerzity chemickej technológie testovali tepelnú vodivosť kompozitov nano-oxid hlinitý/uhlíkové nanorúrky/prírodná guma.Výsledky ukazujú, že kombinované použitie nano-oxidu hlinitého a uhlíkových nanorúriek má synergický efekt na zlepšenie tepelnej vodivosti kompozitného materiálu;keď je množstvo uhlíkových nanorúriek konštantné, tepelná vodivosť kompozitného materiálu sa zvyšuje lineárne so zvyšujúcim sa množstvom nano-oxidu hlinitého;pri 100 Pri použití nano-oxidu hlinitého ako tepelne vodivého plniva sa tepelná vodivosť kompozitného materiálu zvýši o 120 %.Pri použití 5 dielov uhlíkových nanorúriek ako tepelne vodivého plniva sa tepelná vodivosť kompozitného materiálu zvýši o 23 %.Pri použití 100 dielov oxidu hlinitého a 5 dielov Pri použití uhlíkových nanorúriek ako tepelne vodivého plniva sa tepelná vodivosť kompozitného materiálu zvýši o 155 %.Experiment tiež dospel k nasledujúcim dvom záverom: Po prvé, keď je množstvo uhlíkových nanorúriek konštantné, ako sa zvyšuje množstvo nano-oxidu hlinitého, štruktúra výplňovej siete tvorená vodivými časticami výplne v gume sa postupne zvyšuje a stratový faktor kompozitný materiál sa postupne zvyšuje.Keď sa spolu použije 100 dielov nano-oxidu hlinitého a 3 diely uhlíkových nanorúriek, generovanie dynamického kompresného tepla kompozitného materiálu je iba 12 ℃ a dynamické mechanické vlastnosti sú vynikajúce;po druhé, keď je množstvo uhlíkových nanorúrok fixné, so zvyšujúcim sa množstvom nano-oxidu hlinitého sa zvyšuje tvrdosť a pevnosť v roztrhnutí kompozitných materiálov, zatiaľ čo pevnosť v ťahu a predĺženie pri pretrhnutí sa znižujú.
Uhlíkové nanorúrky majú vynikajúce fyzikálne vlastnosti, tepelnú vodivosť a elektrickú vodivosť a sú ideálnymi výstužnými plnivami.Ich vystužovacie gumové kompozitné materiály si získali širokú pozornosť.Uhlíkové nanorúrky sú tvorené zvlnením vrstiev grafitových plátov.Sú novým typom grafitového materiálu s valcovou štruktúrou s priemerom desiatok nanometrov (10-30nm, 30-60nm, 60-100nm).Tepelná vodivosť uhlíkových nanorúriek je 3000 W·(m·K)-1, čo je 5-násobok tepelnej vodivosti medi.Uhlíkové nanorúrky môžu výrazne zlepšiť tepelnú vodivosť, elektrickú vodivosť a fyzikálne vlastnosti gumy a ich vystuženie a tepelná vodivosť sú lepšie ako tradičné plnivá, ako sú sadze, uhlíkové vlákna a sklenené vlákna.Výskumníci z Qingdao University of Science and Technology uskutočnili výskum tepelnej vodivosti uhlíkových nanorúrok/EPDM kompozitných materiálov.Výsledky ukazujú, že: uhlíkové nanorúrky môžu zlepšiť tepelnú vodivosť a fyzikálne vlastnosti kompozitných materiálov;so zvyšujúcim sa množstvom uhlíkových nanorúriek sa zvyšuje tepelná vodivosť kompozitných materiálov a pevnosť v ťahu a predĺženie pri pretrhnutí sa najprv zvýšia a potom znížia. Zvyšuje sa napätie v ťahu a pevnosť v roztrhnutí;keď je množstvo uhlíkových nanorúriek malé, uhlíkové nanorúrky s veľkým priemerom sa ľahšie vytvárajú tepelne vodivé reťazce ako uhlíkové nanorúrky s malým priemerom a lepšie sa kombinujú s gumovou matricou.
Čas odoslania: 30. augusta 2021