Plast med hög värmeledningsförmåga visar extraordinära talanger inom transformatorinduktorer, värmeavledning av elektroniska komponenter, specialkablar, elektronisk förpackning, termisk ingjutning och andra områden för deras goda bearbetningsprestanda, låga pris och utmärkta värmeledningsförmåga.Plast med hög värmeledningsförmåga med grafen som fyllmedel kan uppfylla kraven på utveckling av hög densitet och hög integrationsmontering inom värmelednings- och elektronikindustrin.

Konventionella värmeledande plaster är huvudsakligen fyllda med högvärmeledande metall- eller oorganiska fyllmedelspartiklar för att likformigt fylla polymermatrismaterialen.När mängden fyllmedel når en viss nivå bildar fyllmedlet en kedje- och nätverksliknande morfologi i systemet, det vill säga en värmeledande nätverkskedja.När orienteringsriktningen för dessa värmeledande nätkedjor är parallell med värmeflödesriktningen, förbättras systemets värmeledningsförmåga avsevärt.

Hög värmeledande plast medkol nanomaterial grafensom fyllmedel kan uppfylla kraven på utveckling av hög densitet och hög integrationsmontering inom värmelednings- och elektronikindustrin.Till exempel är den termiska ledningsförmågan för ren polyamid 6 (PA6) 0,338 W / (m · K), när den är fylld med 50 % aluminiumoxid är den termiska ledningsförmågan för kompositen 1,57 gånger den för ren PA6;vid tillsats av 25 % av den modifierade zinkoxiden är kompositens värmeledningsförmåga tre gånger högre än för ren PA6.När nanoskivan med 20 % grafen läggs till når kompositens värmeledningsförmåga 4,11 W/(m•K), vilket ökas med över 15 gånger än ren PA6, vilket visar grafenens enorma potential inom termisk hantering.

1. Framställning och värmeledningsförmåga av grafen/polymerkompositer

Värmeledningsförmågan hos kompositer av grafen/polymer är oskiljbar från bearbetningsförhållandena i beredningsprocessen.Olika beredningsmetoder gör skillnad i spridningen, gränsytans verkan och den rumsliga strukturen av fyllmedlet i matrisen, och dessa faktorer bestämmer kompositens styvhet, hållfasthet, seghet och duktilitet.När det gäller den aktuella forskningen, för grafen/polymerkompositer, kan spridningsgraden av grafen och graden av skalning av grafenark kontrolleras genom att kontrollera skjuvning, temperatur och polära lösningsmedel.

2. Faktorer som påverkar prestandan hos grafenfyllda plaster med hög värmeledningsförmåga

2.1 Tillsatsmängd grafen

I plasten med hög värmeledningsförmåga fylld med grafen, när mängden grafen ökar, bildas gradvis värmeledande nätverkskedja i systemet, vilket avsevärt förbättrar kompositmaterialets värmeledningsförmåga.

Genom att studera värmeledningsförmågan hos epoxiharts (EP)-baserade grafenkompositer, visar det sig att fyllnadsförhållandet för grafen (cirka 4 lager) kan öka värmeledningsförmågan hos EP med cirka 30 gånger till 6,44.W/(m•K), medan traditionella värmeledande fyllmedel kräver 70 % (volymfraktion) av fyllmedlet för att uppnå denna effekt.

2.2 Antal lager grafen
För flerskiktsgrafen visade studien på 1-10 skikt av grafen att när antalet grafenskikt ökades från 2 till 4, minskade värmeledningsförmågan från 2 800 W/(m•K) till 1300 W/(m•K) ).Det följer att den termiska ledningsförmågan hos grafen tenderar att minska med ökningen av antalet lager.

Detta beror på att flerskiktsgrafenet kommer att agglomerera med tiden, vilket gör att värmeledningsförmågan minskar.Samtidigt kommer defekterna i grafenet och oordningen i kanten att minska grafenens värmeledningsförmåga.

2.3 Typer av underlag
Huvudkomponenterna i plaster med hög värmeledningsförmåga inkluderar matrismaterial och fyllmedel.Grafen är det bästa valet för fyllmedel på grund av dess utmärkta värmeledningsförmåga. Olika matriskompositioner påverkar värmeledningsförmågan.Polyamid (PA) har goda mekaniska egenskaper, värmebeständighet, slitstyrka, låg friktionskoefficient, viss flamskydd, enkel bearbetning, lämplig för fyllningsmodifiering, för att förbättra dess prestanda och utöka användningsområdet.

Studien fann att när volymfraktionen av grafen är 5%, är kompositens värmeledningsförmåga 4 gånger högre än den för den vanliga polymeren, och när volymfraktionen av grafen ökas till 40%, värmeledningsförmågan för kompositen. ökas med 20 gånger..

2.4 Arrangemang och fördelning av grafen i matris
Det har visat sig att den riktade vertikala staplingen av grafen kan förbättra dess värmeledningsförmåga.
Dessutom påverkar fördelningen av fyllmedlet i matrisen även kompositens värmeledningsförmåga.När fyllmedlet är likformigt dispergerat i matrisen och bildar en värmeledande nätverkskedja, förbättras kompositens värmeledningsförmåga avsevärt.

2.5 Gränssnittsmotstånd och gränssnittskopplingsstyrka
I allmänhet är gränsytkompatibiliteten mellan de oorganiska fyllmedelspartiklarna och den organiska hartsmatrisen dålig, och fyllmedelspartiklarna agglomereras lätt i matrisen, vilket gör det svårt att bilda en enhetlig dispersion.Dessutom gör skillnaden i ytspänning mellan de oorganiska fyllmedelspartiklarna och matrisen det svårt för ytan på fyllmedelspartiklarna att vätas av hartsmatrisen, vilket resulterar i hålrum vid gränsytan mellan de två, vilket ökar gränsyternas termiska motstånd. av polymerkompositen.

3. Slutsats
Plast med hög värmeledningsförmåga fylld med grafen har hög värmeledningsförmåga och god värmestabilitet, och deras utvecklingsmöjligheter är mycket breda.Förutom värmeledningsförmågan har grafen andra utmärkta egenskaper, såsom hög hållfasthet, höga elektriska och optiska egenskaper, och används ofta i mobila enheter, rymdfart och nya energibatterier.

Hongwu Nano har forskat och utvecklat nanomaterial sedan 2002, och baserat på mognad erfarenhet och avancerad teknologi, marknadsorienterad, tillhandahåller Hongwu Nano diversifierade professionella skräddarsydda tjänster för att förse användare med olika professionella lösningar för mer effektiva praktiska tillämpningar.