Yüksek termal iletkenliğe sahip plastikler, iyi işleme performansları, düşük fiyatları ve mükemmel termal iletkenlikleri nedeniyle trafo indüktörlerinde, elektronik komponent ısı dağılımında, özel kablolarda, elektronik paketlemede, termal dolgulamada ve diğer alanlarda olağanüstü yetenekler gösterir.Dolgu maddesi olarak grafen içeren yüksek termal iletkenliğe sahip plastikler, termal yönetim ve elektronik endüstrisinde yüksek yoğunluklu ve yüksek entegrasyonlu montaj geliştirme gereksinimlerini karşılayabilir.

Geleneksel termal iletken plastikler, polimer matris malzemelerini eşit şekilde doldurmak için esas olarak yüksek ısı ileten metal veya inorganik dolgu parçacıkları ile doldurulur.Dolgu miktarı belli bir seviyeye geldiğinde dolgu maddesi sistemde zincir benzeri ve ağ benzeri bir morfoloji, yani termal olarak iletken bir ağ zinciri oluşturur.Bu ısı iletken ağ zincirlerinin yönlendirme yönü, ısı akış yönüne paralel olduğunda, sistemin termal iletkenliği büyük ölçüde iyileştirilir.

Yüksek termal iletkenliğe sahip plastiklerkarbon nanomateryal grafendolgu olarak, termal yönetim ve elektronik endüstrisinde yüksek yoğunluklu ve yüksek entegrasyon montaj geliştirme gereksinimlerini karşılayabilir.Örneğin, saf poliamid 6'nın (PA6) termal iletkenliği 0,338 W/(m · K), %50 alümina ile doldurulduğunda, kompozitin termal iletkenliği saf PA6'nın 1,57 katıdır;%25 modifiye çinko oksit eklendiğinde, kompozitin termal iletkenliği saf PA6'nınkinden üç kat daha fazladır.%20 grafen nanotabaka eklendiğinde, kompozitin termal iletkenliği 4.11 W/(m•K)'ye ulaşır ve bu, termal yönetim alanında grafenin muazzam potansiyelini gösteren saf PA6'dan 15 kattan fazla artar.

1. Grafen/polimer kompozitlerin hazırlanması ve termal iletkenliği

Grafen/polimer kompozitlerin termal iletkenliği, hazırlama sürecindeki işleme koşullarından ayrılamaz.Farklı hazırlama yöntemleri, dolgu maddesinin matris içindeki dağılımında, arayüzey hareketinde ve uzaysal yapısında fark yaratır ve bu faktörler, kompozitin rijitliğini, mukavemetini, tokluğunu ve sünekliğini belirler.Mevcut araştırma ile ilgili olarak, grafen/polimer kompozitler için, grafenin dağılma derecesi ve grafen tabakalarının soyulma derecesi, kayma, sıcaklık ve polar çözücüler kontrol edilerek kontrol edilebilir.

2. Grafen dolgulu yüksek termal iletkenliğe sahip plastiklerin performansını etkileyen faktörler

2.1 Eklenen Grafen Miktarı

Grafen ile doldurulmuş yüksek termal iletkenliğe sahip plastikte, grafen miktarı arttıkça, sistemde kademeli olarak termal iletken ağ zinciri oluşur ve bu da kompozit malzemenin termal iletkenliğini büyük ölçüde geliştirir.

Epoksi reçine (EP) bazlı grafen kompozitlerin termal iletkenliği incelenerek, grafenin doldurma oranının (yaklaşık 4 kat) EP'nin termal iletkenliğini yaklaşık 30 kat artırarak 6.44'e çıkarabileceği bulunmuştur.W/(m•K), geleneksel termal iletken dolgu maddeleri bu etkiyi elde etmek için dolgu maddesinin %70'ini (hacim oranı) gerektirirken.

2.2 Grafen katmanlarının sayısı
Çok katmanlı grafen için, 1-10 katmanlı grafen üzerinde yapılan çalışma, grafen katmanlarının sayısı 2'den 4'e çıkarıldığında, termal iletkenliğin 2 800 W/(m•K)'den 1300 W/(m•K)'ye düştüğünü buldu. ).Grafenin termal iletkenliğinin katman sayısının artmasıyla azalma eğiliminde olduğu sonucu çıkar.

Bunun nedeni, çok katmanlı grafenin zamanla topaklaşarak termal iletkenliğin azalmasına neden olmasıdır.Aynı zamanda grafendeki kusurlar ve kenarların düzensizliği grafenin ısıl iletkenliğini azaltacaktır.

2.3 Alt tabaka türleri
Yüksek termal iletkenliğe sahip plastiklerin ana bileşenleri, matris malzemeleri ve dolgu maddelerini içerir.Grafen, mükemmel termal iletkenliği nedeniyle dolgu maddeleri için en iyi seçimdir. Farklı matris bileşimleri, termal iletkenliği etkiler.Poliamid (PA), performansını artırmak ve uygulama alanını genişletmek için iyi mekanik özelliklere, ısı direncine, aşınma direncine, düşük sürtünme katsayısına, belirli alev geciktiriciliğe, kolay işlenmeye, dolgu modifikasyonuna uygun özelliklere sahiptir.

Çalışma, grafenin hacim oranı %5 olduğunda, kompozitin termal iletkenliğinin sıradan polimerinkinden 4 kat daha yüksek olduğunu ve grafenin hacim oranı %40'a çıkarıldığında, kompozitin termal iletkenliğinin daha yüksek olduğunu bulmuştur. 20 kat artırılır..

2.4 Grafenin matriste düzenlenmesi ve dağılımı
Grafenin yönlü dikey istifinin termal iletkenliğini artırabileceği bulunmuştur.
Ayrıca dolgu maddesinin matris içindeki dağılımı da kompozitin ısıl iletkenliğini etkiler.Dolgu maddesi matris içinde düzgün bir şekilde dağıldığında ve termal olarak iletken bir ağ zinciri oluşturduğunda, kompozitin termal iletkenliği önemli ölçüde iyileştirilir.

2.5 Arayüz direnci ve arayüz bağlantı gücü
Genel olarak, inorganik dolgu partikülleri ile organik reçine matrisi arasındaki arayüzey uyumluluğu zayıftır ve dolgu partikülleri matris içinde kolayca aglomere edilir, bu da düzgün bir dağılım oluşturmayı zorlaştırır.Ek olarak, inorganik dolgu partikülleri ile matris arasındaki yüzey gerilimindeki fark, dolgu partiküllerinin yüzeyinin reçine matrisi tarafından ıslanmasını zorlaştırır, bu da ikisi arasındaki arayüzde boşluklara yol açar, böylece arayüz termal direncini arttırır. polimer kompozitin.

3. Sonuç
Grafen ile doldurulmuş yüksek termal iletkenliğe sahip plastikler, yüksek termal iletkenliğe ve iyi termal kararlılığa sahiptir ve geliştirme beklentileri çok geniştir.Termal iletkenliğin yanı sıra grafen, yüksek mukavemet, yüksek elektriksel ve optik özellikler gibi diğer mükemmel özelliklere sahiptir ve mobil cihazlarda, havacılıkta ve yeni enerji pillerinde yaygın olarak kullanılmaktadır.

Hongwu Nano, 2002'den beri nanomalzemeleri araştırıyor ve geliştiriyor ve olgunlaşmış deneyime ve ileri teknolojiye dayalı, pazar odaklı, Hongwu Nano, kullanıcılara daha verimli pratik uygulamalar için farklı profesyonel çözümler sunmak için çeşitlendirilmiş profesyonel özelleştirilmiş hizmetler sunuyor.