1 、 Hvad er termisk ledende fyldstof?
Termisk ledende fyldstof er et funktionelt materiale tilsat til matrixmaterialer såsom plast, gummi, klæbemidler osv. For at forbedre deres termiske ledningsevne. De forbedrer signifikant den termiske konduktivitetseffektivitet af sammensatte materialer ved at danne termiske ledningsveje eller netværk og er vidt brugt i elektronisk enhedsvarmeafledning, LED -belysning, energilagring, luftfart og andre felter.
Mekanismen for termiske ledende fyldstoffer opnår hovedsageligt effektiv varmeoverførsel ved at danne termiske ledende kanaler, forbedre fononoverførsel og elektronledning. Her er de specifikke mekanismer:
Dannelse af termisk ledningssti
Fyldstoffet danner kontinuerlige termiske ledningsevne i polymermatrixen, gennem hvilken varmestrøm overføres, ved at omgå de høje termiske resistensområder i matrixen. Når fyldstofindholdet er lavt, gør deres tilfældige distribution det vanskeligt at danne effektive veje; Når fyldstoffet øges, kommer de i kontakt med hinanden for at danne en kæde eller netværksstruktur, hvilket forbedrer termisk ledningsevne markant.
Fonon ledningsforbedring
Ikke -metalliske materialer, såsom siliciumcarbid og aluminiumnitridoverførselsvarme gennem gittervibrationer (fononer). Jo højere den termiske ledningsevne af fyldstoffet (såsom bornitrid når 320 W/(M · K)), jo højere er fononoverførselseffektiviteten og den mere markante forbedring af termisk ledningsevne af det sammensatte materiale.
Elektronisk ledningssynergi
Delvis ledende fyldstoffer (såsom kobber og sølv) udfører varme gennem frie elektroner. Denne type fyldstof forbedrer ikke kun fononledning, men kan også danne en elektron -fonon -synergistisk termisk ledningsevneffekt, hvilket forbedrer effektiviteten yderligere.
Kritisk tærskeleffekt
Når mængden af tilføjet fyldstof når den kritiske værdi (perkolationstærskel), dannes en termisk ledningsevne pludselig, og den termiske ledningsevne øges markant. Dette fænomen er mere udtalt i fyldere med høj termisk ledningsevne, såsom carbon nanorør, men dets anvendelighed til konventionelle fyldstoffer, såsom aluminiumoxid, er begrænset.
2. Typer af termiske ledende fyldstoffer
Sfærisk aluminiumoxid er den længste og mest almindelige termiske ledende fyldstof med en termisk ledningsevne-koefficient mellem 20-40W/M · K. Det er relativt enkelt at anvende, let at sprede og ikke let at agglomerere. Det har relativt god isoleringsydelse, god strømningsevne og er praktisk til høj fyldning. Dens isotropiske struktur reducerer matrixens interne stress (såsom epoxyharpiks) for at undgå revner. På samme tid er omkostningerne ved sfærisk aluminiumoxid relativt lav, så den bruges i vid udstrækning i forskellige termiske interface -materialer og er i øjeblikket det mest anvendte termiske fyldstof i termiske interface -materialer
Boronnitrid er et krystal sammensat af nitrogen- og boratomer. Den kemiske sammensætning er 43,6% bor og 56,4% nitrogen, med fire forskellige varianter: hexagonal bornitrid (HBN), rhombohedral bor nitrid (WBN).
Den termiske ledningsevne af boronsitrid er mellem 30-400W/M · K. Boronnitrid har ikke kun en høj termisk ledningsevne, men også fremragende isoleringsydelse og bruges ofte i anvendelser, der kræver både høj termisk ledningsevne og god isolering; Sammenlignet med aluminiumoxid er dens omkostninger dog stadig relativt høje. I øjeblikket bruges det hovedsageligt i kombination med aluminiumoxid til termiske grænsefladematerialer med et tilsætningsbeløb på ca. 10%.
Aluminiumnitrid (ALN) er et højtydende keramisk termisk ledende fyldstof med fordele såsom høj termisk ledningsevne, høj isolering (resistivitet> 10 ¹⁴ω · cm) og lav termisk ekspansionskoefficient (4,5 × 10 ⁻⁶/K). Det er vidt brugt i elektronisk emballage med høj effekt, LED-substrater, 5G-kommunikationsmoduler, luftfartsvarmedissipationsmaterialer og andre felter. Den termiske ledningsevne af aluminiumnitrid er ca. 170-200W/M · K. Selvom aluminiumnitrid har bedre samlet ydelse end aluminiumoxid, berylliumoxid, og siliciumcarbid og betragtes som et ideelt materiale til højt integrerede semikondyresubstrater og elektronisk enhedspakke, er det prettende for at absorbere vand fra det undergår og undersøger vandet og undersøger vandet, hvilket resulterer I et lag af aluminiums hydroxidfilm, der dækker dens overflade, som afbryder den termiske ledningsevne og påvirker transmission af fononer. Dets høje indholdsfyldning øger polymerens viskositet i høj grad, som ikke er befordrende for støbning og forarbejdning.
① Høj termisk ledningsevne: Siliciumcarbid har en høj termisk konduktivitetskoefficient (ca. 80-120W/M · K, afhængigt af renhed og krystaltype). Egnet som et termisk ledende fyldstof til at forbedre varmeafledningen af polymer- eller metalbaseret sammensatte materialer.
② Lav termisk ekspansionskoefficient: God kompatibilitet med halvledermaterialer (såsom silicium), kan reducere termisk stress og er velegnet til elektronisk emballage.
③ Kemisk stabilitet: Høj temperaturresistens, korrosionsbestandighed, oxidationsresistens og stabil ydeevne i ekstreme miljøer.
④ Isolering: Siliciumcarbid med høj renhed er en elektrisk isolator (med kontrolleret urenhedsindhold), der er velegnet til isolerings- og varmeafledningsbehov for elektroniske enheder.
Grafen har fremragende termisk ledningsevne. Den termiske ledningsevne af ren defektfri enkeltlags grafen er så høj som 5300W/MK, og når den bruges som bærer, kan den termiske ledningsevne også nå 600W/MK.
Carbon nanorør kan ses som rullede grafenark og kan opdeles i enkeltvæggede carbon nanorør (SWCNT'er) og flervæggede carbon nanorør (MWCNT'er) baseret på antallet af grafenlag. Når der dannes flervæggede rør, bliver lagene mellem dem let fældecentre og fanger forskellige defekter. Derfor er væggene i flervæggede rør normalt fyldt med små hullignende defekter. Sammenlignet med flervæggede rør har enkeltvæggede rør et mindre distributionsområde af diameterstørrelser, færre defekter og højere ensartethed. Den typiske diameter på et enkeltvægget rør er 0,6-2 nm, mens det inderste lag af et flervægget rør kan nå 0,4 nm, og den tykeste kan nå flere hundrede nanometer, men den typiske diameter er 2-100 nm.
Den aksiale termiske ledningsevne af carbon nanorør er meget høj. Vi kan bruge denne egenskab til at arrangere dem på en ordnet og lodret fordelt måde på det termiske interface -materiale, som i høj grad kan forbedre den langsgående termiske ledningsevne af det termiske interface -materiale.
Lør Nano er en bedste leverandør af Nanopowder i Kina, vi kan levere forskellige slags produkt til klient til at undersøge, hvis du har nogen undersøgelse, er du velkommen til at kontakte os på salg03@satnano.com
