Plastika z visoko toplotno prevodnostjo kažejo izredne talente pri induktorjih transformatorjev, elektronskim razpršitvi toplote, posebnih kablov, elektronskih embalaži, termičnem loncu in drugih poljih za njihovo dobro zmogljivost obdelave, nizko ceno in odlično toplotno prevodnost. Visoka toplotna prevodna plastika z grafenom kot polnilo lahko ustreza zahtevam visoke gostote in razvoja montaže visoke integracije v industriji toplotnega upravljanja in elektronike.

Običajna toplotna prevodna plastika je napolnjena predvsem z visokimi toplotnimi kovinskimi ali anorganskimi delci polnila, da enakomerno napolnijo materiale polimerne matrice. Ko količina polnila doseže določeno raven, polnilo tvori verižno in omrežno podobno morfologijo v sistemu, to je toplotno prevodna omrežna veriga. Kadar je usmeritev teh toplotnih prevodnih mrežnih verig vzporedna s smeri toplotnega toka, se toplotna prevodnost sistema močno izboljša.

Visoka toplotna prevodna plastika zOgljikov nanomaterial grafenKer lahko polnilo izpolnjuje zahteve visoke gostote in razvoja montaže visoke integracije v industriji toplotnega upravljanja in elektronike. Na primer, toplotna prevodnost čistega poliamida 6 (PA6) je 0,338 W / (M · K), ko je napolnjena s 50% glinico, je toplotna prevodnost sestavljenega 1,57 -krat večja od čistega PA6; Pri dodajanju 25% spremenjenega cinkovega oksida je toplotna prevodnost kompozita trikrat večja kot pri čistem PA6. Ko dodamo 20 -odstotno grafensko nanosheet, toplotna prevodnost kompozita doseže 4,11 W/(M • K), ki se poveča za več kot 15 -krat kot čisti PA6, kar prikazuje ogromen potencial grafena na področju toplotnega upravljanja.

1. priprava in toplotna prevodnost kompozitov grafena/polimerov

Toplotna prevodnost grafena/polimernih kompozitov je neločljiva od pogojev obdelave v postopku priprave. Različne metode priprave vplivajo na disperzijo, medfazno delovanje in prostorsko strukturo polnila v matrici, ti dejavniki pa določajo togost, trdnost, žilavost in duktilnost kompozita. Kar se tiče trenutnih raziskav, lahko za grafenske/polimerne kompozite stopnja disperzije grafena in stopnjo luščenja grafenskih listov nadziramo z nadzorom strižne, temperature in polarnih topil.

2. Dejavniki, ki vplivajo na delovanje grafena, napolnjene z visoko toplotno prevodnostjo

2.1 Dodajanje količine grafena

V plastiki z visoko toplotno prevodnostjo, napolnjeno z grafenom, ko se količina grafena povečuje, se v sistemu postopoma oblikuje toplotna prevodna omrežna veriga, kar močno izboljša toplotno prevodnost sestavljenega materiala.

S preučevanjem toplotne prevodnosti kompozitov, ki temeljijo na epoksidni smoli (EP), ugotovimo, da lahko razmerje polnjenja grafena (približno 4 plasti) poveča toplotno prevodnost EP za približno 30-krat na 6,44. W/(m • k), medtem ko tradicionalna toplotna prevodna polnila za dosego tega učinka potrebujejo 70% (prostorninski delež) polnila.

2.2 Število slojev grafena
Za večplastne grafene je študija na 1-10 plasti grafena ugotovila, da se je, ko se je število slojev grafena povečalo z 2 na 4, toplotna prevodnost zmanjšala z 2 800 W/(M • K) na 1300 W/(M • K). Iz tega sledi, da se toplotna prevodnost grafena zmanjšuje s povečanjem števila plasti.

To je zato, ker se bo večplastni grafen aglomeral s časom, zaradi česar se bo toplotna prevodnost zmanjšala. Hkrati bodo napake v grafenu in motnja roba zmanjšali toplotno prevodnost grafena.

2.3 Vrste podlage
Glavne sestavine plastike z visoko toplotno prevodnostjo vključujejo matrične materiale in polnila. Graphene je najboljša izbira za polnila zaradi odlične toplotne prevodnosti. Različne sestave matriksa vplivajo na toplotno prevodnost. Poliamid (PA) ima dobre mehanske lastnosti, toplotno odpornost, odpornost na obrabo, nizko koeficient trenja, določena zaostalost plamena, enostavna obdelava, primerna za spremembo zapolnjevanja, za izboljšanje svoje zmogljivosti in razširitev aplikacijskega polja.

Študija je pokazala, da je, ko je volumski delež grafena 5%, toplotna prevodnost kompozita 4 -krat večja kot pri navadnem polimeru, in ko se volumna frakcija grafena poveča na 40%, se toplotna prevodnost kompozita poveča za 20 -krat. .

2.4 razporeditev in porazdelitev grafena v matrici
Ugotovljeno je bilo, da lahko usmerjeno navpično zlaganje grafena izboljša toplotno prevodnost.
Poleg tega porazdelitev polnila v matriki vpliva tudi na toplotno prevodnost kompozita. Ko je polnilo enakomerno razpršeno v matrici in tvori toplotno prevodno omrežno verigo, se toplotna prevodnost kompozita znatno izboljša.

2.5 Vmesna upornost in moč vmesnika
Na splošno je medfazna združljivost med delci anorganskega polnila in matrico organske smole slaba, delci polnila pa se zlahka aglomerirajo v matrici, zaradi česar je težko oblikovati enakomerno disperzijo. Poleg tega razlika v površinski napetosti med delci anorganskega polnila in matrico otežuje, da se površina delcev polnila navlaži z matrico smole, kar ima za posledico praznine na vmesniku med obema, s čimer se poveča medfacialna toplotna odpornost polimernega kompozita.

3. Zaključek
Plastika z visoko toplotno prevodnostjo, napolnjena z grafenom, ima visoko toplotno prevodnost in dobro toplotno stabilnost, njihove možnosti za razvoj pa so zelo široke. Poleg toplotne prevodnosti ima grafen druge odlične lastnosti, kot so visoka trdnost, visoke električne in optične lastnosti, in se pogosto uporablja v mobilnih napravah, vesoljskih in novih energetskih baterijah.

Hongwu Nano že od leta 2002 raziskuje in razvija nanomateriale, na podlagi zrelih izkušenj in napredne tehnologije, tržno usmerjene, Hongwu Nano ponuja raznolike profesionalne prilagojene storitve, ki uporabnikom nudijo različne profesionalne rešitve za učinkovitejše praktične aplikacije.