1 、 Apakah pengisi konduktif haba?
Pengisi konduktif haba adalah bahan berfungsi yang ditambah kepada bahan matriks seperti plastik, getah, pelekat, dan lain -lain untuk memperbaiki kekonduksian terma mereka. Mereka dengan ketara meningkatkan kecekapan kekonduksian terma bahan komposit dengan membentuk jalur pengaliran haba atau rangkaian, dan digunakan secara meluas dalam pelesapan haba peranti elektronik, pencahayaan LED, penyimpanan tenaga, ruang aeroangkasa dan bidang lain.
Mekanisme pengisi konduktif haba terutamanya mencapai pemindahan haba yang cekap dengan membentuk saluran konduktif terma, meningkatkan pemindahan phonon, dan pengaliran elektron. Berikut adalah mekanisme tertentu:
Pembentukan jalan pengaliran haba
Pengisi membentuk saluran kekonduksian terma berterusan dalam matriks polimer, di mana aliran haba ditransmisikan, melangkaui kawasan rintangan terma yang tinggi dalam matriks. Apabila kandungan pengisi rendah, taburan rawak mereka menjadikannya sukar untuk membentuk laluan yang berkesan; Apabila pengisi meningkat, mereka bersentuhan dengan satu sama lain untuk membentuk struktur rantai atau rangkaian, dengan ketara meningkatkan kekonduksian terma.
Peningkatan konduksi phonon
Bahan bukan logam seperti silikon karbida dan aluminium nitride pemindahan haba melalui getaran kekisi (fonon). Semakin tinggi kekonduksian haba pengisi (seperti boron nitride mencapai 320 w/(m · k)), semakin tinggi kecekapan pemindahan phonon, dan peningkatan yang lebih signifikan dalam kekonduksian haba bahan komposit.
Sinergi pengaliran elektronik
Pengisi konduktif separa (seperti tembaga dan perak) menjalankan haba melalui elektron bebas. Pengisi jenis ini bukan sahaja meningkatkan konduksi phonon, tetapi juga boleh membentuk kesan kekonduksian terma sinergi fonon elektron, meningkatkan kecekapan.
Kesan ambang kritikal
Apabila jumlah pengisi yang ditambah mencapai nilai kritikal (ambang percolasi), laluan kekonduksian terma tiba -tiba membentuk, dan kekonduksian terma meningkat dengan ketara. Fenomena ini lebih ketara dalam pengisi kekonduksian terma yang tinggi seperti nanotube karbon, tetapi kebolehgunaannya kepada pengisi konvensional seperti alumina adalah terhad.
2. Jenis pengisi konduktif haba
Alumina sfera adalah pengisi konduktif terma yang paling lama dan paling biasa, dengan pekali kekonduksian terma antara 20-40W/m · K. Ia agak mudah untuk digunakan, mudah disebarkan, dan tidak mudah untuk aglomerat. Ia mempunyai prestasi penebat yang agak baik, kebolehkerjaan yang baik, dan mudah untuk pengisian yang tinggi. Struktur isotropiknya mengurangkan tekanan dalaman matriks (seperti resin epoksi) untuk mengelakkan retak. Pada masa yang sama, kos alumina sfera agak rendah, jadi ia digunakan secara meluas dalam pelbagai bahan antara muka terma dan kini merupakan pengisi terma yang paling biasa digunakan dalam bahan antara muka terma
Boron Nitride adalah kristal yang terdiri daripada atom nitrogen dan boron. Komposisi kimia adalah 43.6% boron dan 56.4% nitrogen, dengan empat varian yang berbeza: boron nitrida heksagon (HBN), rhombohedral boron nitride (RBN), boron nitrida kubik (CBN), dan Wurtzite boron nitride (WBN).
Kekonduksian terma nitrida boron adalah antara 30-400W/m · K. boron nitride bukan sahaja mempunyai kekonduksian terma yang tinggi, tetapi juga prestasi penebat yang sangat baik, dan sering digunakan dalam aplikasi yang memerlukan kedua-dua kekonduksian terma yang tinggi dan penebat yang baik; Walau bagaimanapun, berbanding dengan alumina, kosnya masih agak tinggi. Pada masa ini, ia digunakan terutamanya dalam kombinasi dengan alumina untuk bahan antara muka haba, dengan jumlah tambahan kira -kira 10%.
Aluminium nitrida (ALN) adalah pengisi konduktif terma seramik berprestasi tinggi dengan kelebihan seperti kekonduksian terma yang tinggi, penebat yang tinggi (resistiviti> 10 ¹⁴Ω · cm), dan pekali pengembangan haba yang rendah (4.5 × 10 ⁻⁶/k). Ia digunakan secara meluas dalam pembungkusan elektronik berkuasa tinggi, substrat LED, modul komunikasi 5G, bahan pelesapan haba aeroangkasa, dan bidang lain. Kekonduksian terma aluminium nitrida adalah kira-kira 170-200W/m · K. Walaupun aluminium nitrida mempunyai prestasi keseluruhan yang lebih baik daripada aluminium oksida, berilium oksida, dan silikon karbida, dan dianggap sebagai bahan-bahan yang sangat bersepadu, Lapisan filem aluminium hidroksida yang meliputi permukaannya, yang mengganggu laluan kekonduksian terma dan mempengaruhi penghantaran fonon. Pengisian kandungan yang tinggi akan meningkatkan kelikatan polimer, yang tidak kondusif untuk membentuk dan memproses.
① Kekonduksian terma yang tinggi: Silicon carbide mempunyai pekali kekonduksian terma yang tinggi (kira-kira 80-120W/m · K, bergantung kepada kesucian dan jenis kristal). Sesuai sebagai pengisi konduktif terma untuk meningkatkan prestasi pelesapan haba polimer atau bahan komposit berasaskan logam.
② Koefisien pengembangan haba yang rendah: Keserasian yang baik dengan bahan semikonduktor (seperti silikon), dapat mengurangkan tekanan haba, dan sesuai untuk pembungkusan elektronik.
③ Kestabilan kimia: rintangan suhu tinggi, rintangan kakisan, rintangan pengoksidaan, dan prestasi yang stabil dalam persekitaran yang melampau.
④ Penebat: Karbida silikon kemurnian tinggi adalah penebat elektrik (dengan kandungan kekotoran terkawal), sesuai untuk keperluan penebat dan pelesapan haba peranti elektronik.
Graphene mempunyai kekonduksian terma yang sangat baik. Kekonduksian terma graphene satu lapisan bebas tulen adalah setinggi 5300W/mk, dan apabila digunakan sebagai pembawa, kekonduksian terma juga boleh mencapai 600W/mk.
Nanotube karbon boleh dilihat sebagai lembaran graphene yang digulung, dan boleh dibahagikan kepada nanotube karbon berdinding tunggal (SWCNTs) dan pelbagai nanotube karbon berdinding (MWCNTs) berdasarkan bilangan lapisan graphene. Apabila tiub berdinding berbilang terbentuk, lapisan di antara mereka mudah menjadi pusat perangkap, menangkap pelbagai kecacatan. Oleh itu, dinding tiub berdinding pelbagai biasanya diisi dengan lubang kecil seperti kecacatan. Berbanding dengan paip berdinding pelbagai, paip berdinding tunggal mempunyai pelbagai pengedaran saiz diameter yang lebih kecil, kecacatan yang lebih sedikit, dan keseragaman yang lebih tinggi. Diameter tipikal tiub berdinding tunggal adalah 0.6-2 nm, manakala lapisan paling dalam tiub berdinding pelbagai boleh mencapai 0.4 nm dan yang paling tebal dapat mencapai beberapa ratus nanometer, tetapi diameter tipikal adalah 2-100 nm.
Kekonduksian haba paksi nanotube karbon sangat tinggi. Kita boleh menggunakan ciri -ciri ini untuk mengaturnya dengan cara yang teratur dan vertikal dalam bahan antara muka terma, yang dapat meningkatkan kekonduksian haba membujur bahan antara muka terma.
Sat Nano adalah pembekal terbaik Nanopowder di China, kami dapat membekalkan pelbagai jenis produk untuk pelanggan melakukan penyelidikan, jika anda mempunyai pertanyaan, sila hubungi kami di sales03@satnano.com
