Startseite > Ausstellung > Inhalt

Überprüfung der Anwendung verschiedener wärmeleitender Füllstoffe

Dec 24, 2020

Wärmeleitende Füllstoffe sind hauptsächlich in unregelmäßige Partikel unterteilt, sphärisch wie sphärisch, flockig, faserig und so weiter. Ihre Morphologie hat einen großen Einfluss auf die Wärmeleitfähigkeit. Die regelmäßige Form ist förderlich für die Raumakkumulation während der Füllung und kann die Wärmeleitfähigkeit verbessern.

Je nach Träger können die Wärmeleitungstypen in Phonon-Wärmeleitung, Elektronenwärmeleitung und Photonenwärmeleitung unterteilt werden. Die Phonon-Wärmeleitung wird hauptsächlich durch Kristallschwingungen realisiert. Für Polymere ohne freie Elektronen ist die Phononwärmeleitung der wichtigste Weg der Wärmeleitung. Aufgrund der unregelmäßigen Wicklung vieler Polymerketten ist ihre Kristallinität jedoch gering, was im Wesentlichen von Gruppen und Kettengliedern abhängt Aufgrund der Streuwirkung der molekularen Kettenschwingung auf das Phonon ist die Wärmeleitfähigkeit des Polymers gering, so dass der wärmeleitende Füllstoff mit hoher Wärmeleitfähigkeit benötigt wird.

Ob sich die Füllstoffe in der Matrix überlappen können, um einen effektiven Wärmeleitungsweg zu bilden, ist der Schlüssel zur hervorragenden Wärmeleitfähigkeit von Verbundwerkstoffen. Das Lappen von kugelförmigen Füllstoffen hängt hauptsächlich davon ab, den Anteil der Füllstoffe zu erhöhen, um sie miteinander in Kontakt zu bringen, während die Flockenfüller ein höheres Durchmesserdickenverhältnis und eine größere effektive Überlappungsfläche aufweisen, was der Wärmeübertragung förderlich ist; Aufgrund seines hohen Längenverhältnisses zu Durchmesser sind faserige Füllstoffe leichter zu runden, um eine Wärmeleitung zu erreichen. Darüber hinaus hat es aufgrund seiner besonderen Struktur auch seine einzigartigen Vorteile bei der Verbesserung der mechanischen Eigenschaften.

Die Form der Füllstoffe hat einen gewissen Einfluss auf die Verteilung der Füllstoffe in der Matrix, die thermischen und mechanischen Eigenschaften der Verbundwerkstoffe. Die in der Polymermatrix dispergierten wärmeleitenden Füllstoffe sind granuliert, schuppig und faserig.

Granularer Füllstoff

Der körnige Füllstoff hat die höchste theoretische Schüttdichte, die den Kontaktpunkt zwischen den Füllstoffen erhöhen und die Verbundwerkstoffe zu einer guten Wärmeleitfähigkeit machen kann. Wärmeleitfähiger isolierender Silikonkautschuk wurde mit körnigem Bornitrid als Füllstoff hergestellt. Die Auswirkungen vonBornitridGehalt und Partikelgröße auf die Wärmeleitfähigkeit von Methylvinyl-Silikonkautschuk wurden untersucht. Es wird festgestellt, dass die Wärmeleitfähigkeit des Verbundwerkstoffs 2,5W / (m K) und die Zugfestigkeit beträgt 1,19mpa, wenn der Gesamtgehalt von BN 150 phr beträgt. 

AlN ist ein Atomkristall mit niedrigem Ausdehnungskoeffizienten, hoher Festigkeit, hoher Härte und hoher Wärmeleitfähigkeit. Wei Yongqiang et al. Verwendete doppelte Partikelgröße Aluminiumnitrid epoxidieren Epoxidharz, untersuchte den Einfluss von Aluminiumnitrid Partikelgehalt und Abstufung Füllung auf die Wärmeleitfähigkeit des Verbundwerkstoffs. Die Ergebnisse zeigten, dass das Massenverhältnis von 20 μ m bis 3 μ m 4 / 6 betrug, der Füllgehalt 60% betrug und die Wärmeleitfähigkeit 1,373w / (m K), die 30 % höher war als andere ähnliche Produkte.

Siliziumnitrid verfügt über eine hervorragende elektrische Isolierung, Wärmeleitfähigkeit bis 180W / K) und hohe Festigkeit. Er et al. Herstellung des Wärmeleitfähigkeits-Verbundwerkstoffs aus Epoxidharzpulver und Siliziumnitrid mittels Heißpressverfahren. Wenn der Masseanteil des Füllstoffs nur 30 % betrug und die Partikelgröße des Epoxidharzes 2 mm betrug, konnte die Wärmeleitfähigkeit des Materials 1,8 W / (m K). Die wärmeleitenden Partikel umgaben das Epoxidharzpulver und reduzierten den thermischen Widerstand der Schnittstelle. Darüber hinaus hat das Material eine niedrigere Dielektrizitätskonstante und Verlust.

Flaky Verpackung

Im Allgemeinen haben die Flockenfüller eine höhere spezifische Oberfläche und sind einfacher, Phonon-Wärmeleitungskanäle in der Polymermatrix zu bilden, was für die Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit von Vorteil ist. Die Wärmeleitfähigkeit von Bornitrid-/Polybenzoxazin-Verbundwerkstoffen betrug 32,5w / (m K) wenn der Füllstoffgehalt (Volumenanteil) 78,5% betrug. Einer der wichtigen Gründe, warum die Füllstoffe eine hohe Füllung erreichen können, ist, dass die ausgewählten Füllstoffe Flockenbornitrid sind, das eine hohe Wärmeleitfähigkeit und gute Benetzbarkeit aufweist und leicht in eine große Anzahl einzufüllen ist.

Yu Wei et al. Hergestellte homogene Nylon 6-Verbundwerkstoffe mit Graphen-Nanoflakes nach mechanischer Mischmethode und gemessen deren thermische physikalische Eigenschaften. Die Ergebnisse zeigen, dass Graphen-Nanoblätter die Wärmeleitfähigkeit der Verbundwerkstoffe erheblich verbessern können. Wenn der Volumenanteil von Graphen-Nanofolien nur 1% beträgt, erhöht sich die Wärmeleitfähigkeit des Verbundsystems um 42,6% und die Wärmeleitfähigkeit des Verbundsystems erreicht 4,11w / (m K) wenn der Volumenanteil 20% erreicht, was mehr als 15-mal höher ist.

Flaky Aluminiumoxid ist eine neue Art von speziellem Aluminiumoxid mit sechseckiger Lamellenstruktur und großem Durchmesser dicken Verhältnis. Auf der Grundlage der Aufrechterhaltung der ausgezeichneten Eigenschaften von Aluminiumoxid, diese Eigenschaften machen es auch eine gewisse Oberflächenaktivität, ausgezeichnete Haftung und ausgezeichnete Abschirmung Wirkung zu erhalten. Feng Zhenjun et al. Untersucht den Einfluss der Morphologie von Al2O3 auf die Wärmeleitfähigkeit von Epoxidharz-Matrix-Verbundwerkstoffen. Die Wärmeleitfähigkeit verschiedener Al2O3-Formen ist sehr unterschiedlich. Bei einem Füllgehalt von nur 15% beträgt die Wärmeleitfähigkeit des blechförmigen Al2O3-Verbundwerkstoffs bis zu 0,962w / (m K), der 127% höher ist als der körnige Al2O3-Füllstoff. Die Wärmeleitfähigkeit der Verbundwerkstoffe kann 1,52w / (m K) wenn die Menge der Flocke Al2O3 30% beträgt.

Faserfüller

Zu den Faserfüllstoffen gehören hauptsächlich Kohlenstoff-Nanoröhren, Kohlefasern, Siliziumkarbid-Whisker, Glasfasern usw. Je höher das Längendurchmesserverhältnis der Füllstoffe und je größer die Füllstoffmenge, desto leichter sind die Füllstoffe miteinander zu kontaktieren und bilden einen kontinuierlichen Wärmeleitungspfad in der Matrix, um die Wärmeleitfähigkeit des Verbunds zu verbessern. Darüber hinaus können die faserigen Füllstoffe den starken Rückgang der mechanischen Eigenschaften aufgrund der Zunahme der Füllstoffe aufgrund ihrer einzigartigen Struktur effektiv reduzieren.

Kohlenstoff-Nanoröhren (CNTs) sind röhrenförmige Strukturen, die aus einwandigen Kohlenstoff-Nanoröhren (SWCNTs) und mehrwandigen Kohlenstoff-Nanoröhren (MWCNTs) bestehen. Aufgrund ihrer hohen axialen Wärmeleitfähigkeit kann eine geringe Menge an Kohlenstoff-Nanoröhren die Wärmeleitfähigkeit von Verbundwerkstoffen deutlich verbessern. Liu Junfeng et al. Verbesserte Wärmeleitfähigkeit von Kohlenstoff-Nanoröhren / wärmeleitfähigem Silikonfett und führte versauerungs- und Esterifikationsbehandlung enthaiert auf Kohlenstoff-Nanoröhren durch. Die Forschung zeigt, dass die Veresterungsbehandlung die Dispersion von Kohlenstoffnanoröhren im wärmeleitenden Silikonfett fördern kann, wodurch die Zusammensetzung des Wärmeleitungspfades gefördert und die Kontaktwärmebeständigkeit zwischen den beiden reduziert wird, um die Wärmeleitfähigkeit von wärmeleitfähigem Silikonfett zu verbessern. Wenn der Massenanteil der CNTs 2% beträgt, erhöht sich die Wärmeleitfähigkeit um fast 100%.

Kohlefaser ist eine Art mikrokristallines Graphitmaterial, das aus organischen Fasern wie Flockengraphit mikrokristallin entlang der axialen Richtung der Faser besteht. Es wird durch Karbonisierung und Graphitisierung erhalten. Es hat die Eigenschaften von leichtem Gewicht, hoher Festigkeit, hohem Modul, Korrosionsbeständigkeit und guter Leitfähigkeit und Wärmeleitung. Xu Renxin bereitete kurze Kohlefaser / AlN / Epoxidharz wärmeleitende Verbundwerkstoffe durch Gießverfahren vor und untersuchte die thermischen, elektrischen und mechanischen Eigenschaften der wärmeleitenden Verbundwerkstoffe. Die Ergebnisse zeigen, dass die Wärmeleitfähigkeit 1,14 w / (m K) ohne Zugabe von Kohlefaser, und erhöht sich auf 1,45 w / (m K) wenn das Volumen der Kohlefaser nur 1,8% beträgt. Darüber hinaus werden der elektrische Widerstand und die Biegeenergie von 1010,0 Ω noch verbessert, aber der Oberflächenwiderstand und die Biegeenergie sind immer noch bis zu 1013 Ω.

SiC Whisker ist eine Art Einkristallfaser mit wenigen Gitterdefekten und einem bestimmten Seitenverhältnis. Es hat eine gute Wärmeleitfähigkeit, ausgezeichnete mechanische Eigenschaften, hohe Festigkeit und hohe Temperaturbeständigkeit. Guo Peirong et al. Hergestellte wärmeleitende Verbundwerkstoffe, gefüllt mit Einzelfüller und Verbundfüllstoff mit Polypropylen als Matrix, Siliziumkarbidpartikeln und Siliziumkarbidschnurrbart als wärmeleitende Füllstoffe. Bei gleicher Füllmenge ist die Wärmeleitfähigkeit von Schnurrbart-gefüllten Verbundwerkstoffen immer höher als die von partikelgefüllten Verbundwerkstoffen. Wenn der Masseanteil des Füllstoffs 40% beträgt, ist die Wärmeleitfähigkeit des ersteren 20% höher als die der letzteren besseren mechanischen Eigenschaften.