1 、 Co je to tepelné vodivé plnivo?
Tepelný vodivý plnič je funkční materiál přidaný do matricových materiálů, jako jsou plasty, guma, lepidla atd. Pro zlepšení jejich tepelné vodivosti. Významně zlepšují účinnost tepelné vodivosti kompozitních materiálů vytvořením tepelných vodivých cest nebo sítí a jsou široce používány při elektronickém rozptylu tepla zařízení, osvětlení LED, ukládání energie, leteckém prostoru a dalších polích.
Mechanismus tepelných vodivých plniv dosahuje hlavně efektivní přenos tepla vytvořením tepelných vodivých kanálů, zvýšením přenosu fononu a vedením elektronů. Zde jsou specifické mechanismy:
Tvorba tepelné cesty
Výplně tvoří kontinuální kanály tepelné vodivosti v polymerní matrici, skrze které se přenáší tepelný průtok a obchází oblasti s vysokou tepelnou odolností v matrici. Když je obsah plniva nízký, jejich náhodné rozdělení ztěžuje tvorbu účinných cest; Jak se plnivo zvyšuje, přicházejí do vzájemného kontaktu, aby vytvořili řetězovou nebo síťovou strukturu, což výrazně zlepšilo tepelnou vodivost.
Zvýšení vedení fononu
Nekovové materiály, jako je křemíkový karbid a teplo přenosu nitridu hliníku, vibracemi mřížky (fonony). Čím vyšší je tepelná vodivost plniva (jako je nitrid borů dosahující 320 w/(m · k)), tím vyšší je účinnost přenosu fononu a čím významnější je zlepšení tepelné vodivosti kompozitního materiálu.
Synergie elektronického vedení
Částečné vodivé plnivy (jako je měď a stříbro) provádějí teplo volnými elektrony. Tento typ plniva nejen zvyšuje vodivosti fononu, ale také může tvořit synergický účinek tepelné vodivosti elektronů, což dále zlepšuje účinnost.
Kritický prahový účinek
Když množství přidaného plniva dosáhne kritické hodnoty (prahová hodnota perkolace), náhle se vytvoří cesta tepelné vodivosti a tepelná vodivost se výrazně zvyšuje. Tento jev je výraznější u plničů s vysokou tepelnou vodivostí, jako jsou uhlíkové nanotrubice, ale jeho použitelnost na konvenční plniva, jako je alumina, je omezená.
2. typy tepelných vodivých plniv
Sférická hlinitá je nejdelší a nejběžnější tepelný vodivý plnič s koeficientem tepelné vodivosti mezi 20-40 W/M · K. Má relativně dobrý izolační výkon, dobrou tekutelnost a je vhodné pro vysokou náplň. Jeho izotropní struktura snižuje vnitřní napětí matrice (jako je epoxidová pryskyřice), aby se zabránilo praskání. Zároveň jsou náklady na sférickou oxidských oxidech relativně nízké, takže se široce používají v různých materiálech tepelného rozhraní a v současné době je nejčastěji používaným tepelným plnivem v materiálech tepelného rozhraní
Nitrid boru je krystal složený z atomů dusíku a boru. Chemické složení je 43,6% boru a 56,4% dusíku se čtyřmi různými varianty: hexagonální nitrid boru (HBN), nitrid boronu (RBN), nitrid borů (CBN) a wurtzitový nitrid).
Tepelná vodivost nitridu boru je mezi 30-400 W/M · K. BORON NITRIDE má nejen vysokou tepelnou vodivost, ale také vynikající izolační výkon a často se používá v aplikacích, které vyžadují jak vysokou tepelnou vodivost, tak dobrou izolaci; Ve srovnání s aluminou jsou však její náklady stále relativně vysoké. V současné době se používá hlavně v kombinaci s aluminou pro materiály tepelného rozhraní s přidáním asi 10%.
Nitrid hliníku (ALN) je vysoce výkonný keramický tepelný vodivý plnivo s výhodami, jako je vysoká tepelná vodivost, vysoká izolace (odpor> 10 ⁴Ω · cm) a koeficient nízké tepelné roztažnosti (4,5 x 10 ⁻⁶/k). Je široce používán ve vysoce výkonných elektronických obalech, LED substrátech, 5G komunikačních modulech, materiálech pro rozptyl leteckého tepla a dalších polích. Tepelná vodivost nitridu hliníku je přibližně 170-200 W/M · K. Přestože nitrid hliníku má lepší celkový výkon než oxid hlinitý, oxid beryllium a křemíkový náklad a je považován za ideální materiál pro reagující a podhodnocující se a podhodnocuje se a hydrolýza, a podhodnocuje se s reepujícím a podhodnocujícím a podhodnocující a podhodnocuje se a podhodnocuje se a podhodnocuje a je to s výskytem, který je promokván a pod nimi se má zabalit a pod nimi se má za to, že je proniká, a pod nimi se vyskytuje a pod nimi se vynořuje a pod nimi se vynořuje. Film hydroxidu hlinitého pokrývajícího jeho povrch, který přerušuje cestu tepelné vodivosti a ovlivňuje přenos fononů. Jeho vysoká plnění obsahu výrazně zvýší viskozitu polymeru, který nepřispívá k formování a zpracování.
① Vysoká tepelná vodivost: Karbid křemíku má vysoký koeficient tepelné vodivosti (asi 80-120 W/M · K, v závislosti na čistotě a typu krystalu). Vhodné jako tepelný vodivý plnivo pro zvýšení výkonu disipace tepla polymerních nebo kovových kompozitních materiálů.
② Koeficient nízké tepelné roztažnosti: dobrá kompatibilita s polovodičovými materiály (jako je křemík), může snížit tepelné napětí a je vhodná pro elektronické obaly.
③ Chemická stabilita: odolnost proti vysoké teplotě, odolnost proti korozi, oxidační odolnost a stabilní výkon v extrémním prostředí.
④ Izolace: Karbid silikonu s vysokou čistotou je elektrický izolátor (s kontrolovaným obsahem nečistot), vhodný pro potřeby izolace a rozptylu tepla elektronických zařízení.
Grafen má vynikající tepelnou vodivost. Tepelná vodivost čistého jednovrstvého grafenu bez defektu je až 5300 W/MK, a pokud se používá jako nosič, může tepelná vodivost také dosáhnout 600 W/MK.
Uhlíkové nanotrubice lze považovat za válcované grafenové listy a lze je rozdělit na jednostěnné uhlíkové nanotrubice (SWCNT) a více zděné uhlíkové nanotrubice (MWCNT) na základě počtu grafenových vrstev. Když se vytvoří více zděné trubice, vrstvy mezi nimi se snadno stanou pasti a zachycují různé vady. Stěny více zděných zkumavek jsou proto obvykle naplněny malými otvory, jako jsou vady. Ve srovnání s více zděnými trubkami mají jednotlivé zděné trubky menší rozsah distribuce velikostí průměru, méně defektů a vyšší uniformitu. Typický průměr jednostěnné trubice je 0,6-2 nm, zatímco nejvnitřnější vrstva vícedové trubice může dosáhnout 0,4 nm a nejsilnější může dosáhnout několika stovek nanometrů, ale typický průměr je 2-100 nm.
Axiální tepelná vodivost uhlíkových nanotrubic je velmi vysoká. Tuto charakteristiku můžeme použít k jejich uspořádání řádně a vertikálně distribuovaným způsobem v materiálu tepelného rozhraní, který může výrazně zlepšit podélnou tepelnou vodivost materiálu tepelného rozhraní.
Sat Nano je nejlepším dodavatelem nanopowder v Číně, můžeme dodat jiný druh produktu pro klienta, aby provedl výzkum, pokud máte nějaký dotaz, neváhejte nás kontaktovat na sales03@satnano.com
