V zadnjih letih je toplotna prevodnost gumijastih izdelkov dobila veliko pozornosti. Termično prevodni gumijasti izdelki se pogosto uporabljajo na področjih vesoljskega, letalstva, elektronike in električnih naprav, da igrajo vlogo pri toplotni prevodnosti, izolaciji in absorpciji udarcev. Izboljšanje toplotne prevodnosti je izredno pomembno za toplotno prevodne gumijaste izdelke. Gumijasti kompozitni material, ki ga pripravi toplotno prevodno polnilo, lahko učinkovito prenese toploto, kar je zelo pomembno za zgoščevanje in miniaturizacijo elektronskih izdelkov, pa tudi izboljšanje njihove zanesljivosti in podaljšanja njihove življenjske dobe.

Trenutno morajo gumijasti materiali, ki se uporabljajo v pnevmatikah, imeti značilnosti nastajanja nizke toplote in visoke toplotne prevodnosti. Po eni strani se v procesu vulkanizacije pnevmatik izboljša zmogljivost prenosa toplote, stopnja vulkanizacije pa se poveča in poraba energije zmanjša; Toplota, ustvarjena med vožnjo, znižuje temperaturo trupa in zmanjša razpadanje zmogljivosti pnevmatik, ki jo povzroči prekomerna temperatura. Toplotna prevodnost toplotno prevodne gume je določena predvsem z gumijasto matrico in toplotno prevodno polnilo. Toplotna prevodnost delcev ali vlaknaste toplotne prevodne polnila je veliko boljša od matrike gumijaste matrice.

Najpogosteje uporabljena toplotno prevodna polnila so naslednji materiali:

1. Kubična beta faza nano silicijev karbid (sic)

Nano-lestvica silicijevega karbida v prahu tvori kontaktne verige za toplotno prevodnost in je lažje vezati s polimeri, ki tvori si-o-si verižno toplotno prevodnost kot glavno pot toplotne prevodnosti, kar močno izboljša toplotno prevodnost sestavljenega materiala, ne da bi zmanjšali sestavljeni material. Mehačne lastnosti.

Toplotna prevodnost kompozitnega materiala iz silicijevega karbida se poveča s povečanjem količine silicijevega karbida, nano-siliconski karbid pa lahko daje kompozitni material dobro toplotno prevodnost, kadar je količina nizka. Trdnost upogiba in udarna trdnost kompozitnih materialov iz silicijevega karbida se najprej povečata in nato zmanjšata s povečanjem količine silicijevega karbida. Površinska modifikacija silicijevega karbida lahko učinkovito izboljša toplotno prevodnost in mehanske lastnosti sestavljenega materiala.

Silicijev karbid ima stabilne kemijske lastnosti, njegova toplotna prevodnost je boljša od drugih polprevodniških polnil, njegova toplotna prevodnost pa je še večja kot pri kovini pri sobni temperaturi. Raziskovalci z Peking Univerze za kemijsko tehnologijo so izvedli raziskave o toplotni prevodi silikonske gume iz glinic in silicijevega karbida. Rezultati kažejo, da se toplotna prevodnost silikonske gume povečuje, ko se količina silicijevega karbida povečuje; Kadar je količina silicijevega karbida enaka, je toplotna prevodnost silikonske gume, ojačane z majhnimi delci, večja kot pri silikonski gumi iz silicijevega karbida velikosti velikosti delcev; Toplotna prevodnost silicijeve gume, ojačane s silicijevim karbidom, je boljša od glave silicijeve gume, ojačane z glinico. Kadar je masno razmerje med glinico/silicijevim karbidom 8/2 in skupna količina 600 delov, je toplotna prevodnost silicijeve gume najboljša.

2. Aluminijev nitrid (ALN)

Aluminijev nitrid je atomski kristal in spada v diamantni nitrid. Lahko obstaja stabilno pri visoki temperaturi 2200 ℃. Ima dobro toplotno prevodnost in nizko koeficient toplotne ekspanzije, zaradi česar je dober material za toplotni šok. Toplotna prevodnost aluminijevega nitrida je 320 W · (M · K) -1, ki je blizu toplotne prevodnosti borovega oksida in silicijevega karbida in je več kot 5-krat večja od alumine. Raziskovalci z Univerze za znanost in tehnologijo Qingdao so preučevali toplotno prevodnost aluminijevih nitrid, ojačanih z EPDM gumijastimi kompoziti. Rezultati kažejo, da: ko se količina aluminijevega nitrida povečuje, se toplotna prevodnost sestavljenega materiala poveča; Toplotna prevodnost sestavljenega materiala brez aluminijevega nitrida je 0,26 W · (m · K) -1, ko se količina aluminijevega nitrida poveča na 80 delov, toplotna prevodnost sestavljenega materiala doseže 0,442 W · (M · K) -1, povečanje 70%.

3. Nano alumina (AL2O3)

Alumina je nekakšno večnamensko anorgansko polnilo, ki ima veliko toplotno prevodnost, dielektrično konstanto in dobro obrabno odpornost. Široko se uporablja v gumijastih sestavljenih materialih.

Raziskovalci z Pekinške univerze za kemijsko tehnologijo so preizkusili toplotno prevodnost kompozitov nano-alumine/ogljikove nanocevke/naravne gume. Rezultati kažejo, da kombinirana uporaba nano-alumine in ogljikovih nanocevk ima sinergističen učinek na izboljšanje toplotne prevodnosti sestavljenega materiala; Kadar je količina ogljikovih nanocevk konstantna, se toplotna prevodnost sestavljenega materiala linearno poveča s povečanjem količine nano-alumine; Ko 100 pri uporabi nano-Alumine kot toplotno prevodne polnila, se toplotna prevodnost sestavljenega materiala poveča za 120%. Ko se kot toplotno prevodno polnilo uporablja 5 delov ogljikovih nanocevk, se toplotna prevodnost sestavljenega materiala poveča za 23%. Ko se kot toplotno prevodno polnilo uporablja 100 delov glinice in 5 delov, ko se ogljikove nanocevke uporabljajo, se toplotna prevodnost sestavljenega materiala poveča za 155%. Poskus črpa tudi naslednja dva sklepa: prvič, ko je količina ogljikovih nanocevk konstantna, saj se količina nano-alumine povečuje, struktura omrežja polnila, ki jo tvorijo prevodni delci polnila v gumi, se postopoma povečuje, faktor izgube sestavljenega materiala pa se postopoma povečuje. Kadar se skupaj uporablja 100 delov nano-Alumine in 3 deli ogljikovih nanocevk, je dinamična kompresijska toplotna proizvodnja kompozitnega materiala le 12 ℃, dinamične mehanske lastnosti pa so odlične; Drugič, ko se količina ogljikovih nanocevk pritrdi, ko se količina nano-Alumine povečuje, se trdota in trdnost kompozitnih materialov povečata, medtem ko se natezna trdnost in raztezanje ob prelomu zmanjšata.

4. Ogljikova nanocevka

Ogljikove nanocevke imajo odlične fizikalne lastnosti, toplotno prevodnost in električno prevodnost ter so idealna ojačevalna polnila. Njihovi ojačitveni gumijasti sestavljeni materiali so bili deležni široke pozornosti. Ogljikove nanocevke nastanejo s plastmi curling grafitnih listov. So nova vrsta grafitnega materiala s cilindrično strukturo s premerom desetine nanometrov (10-30nm, 30-60nm, 60-100Nm). Toplotna prevodnost ogljikovih nanocevk je 3000 W · (M · K) -1, kar je 5-krat večja od toplotne prevodnosti bakra. Ogljikove nanocevke lahko znatno izboljšajo toplotno prevodnost, električno prevodnost in fizikalne lastnosti gume, njihova ojačitev in toplotna prevodnost pa sta boljša od tradicionalnih polnil, kot so ogljikova črna, ogljikova vlakna in steklena vlakna. Raziskovalci z univerze za znanost in tehnologijo Qingdao so izvajali raziskave o toplotni prevodnosti ogljikovih nanocevk/EPDM sestavljenih materialov. Rezultati kažejo, da: ogljikove nanocevke lahko izboljšajo toplotno prevodnost in fizikalne lastnosti sestavljenih materialov; Ko se količina ogljikovih nanocevk povečuje, se toplotna prevodnost sestavljenih materialov poveča, natezna trdnost in raztezanje ob prelomu se najprej povečata in se nato zmanjšata, se natezni stres in trdnost povečata; Kadar je količina ogljikovih nanocevk majhna, je ogljikove nanocevke z velikim premerom lažje tvoriti verige za prevod v toploto kot ogljikove nanocevke z majhnim premerom in so bolje v kombinaciji z gumijasto matrico.