1 、 Što je toplinski provodljivo punilo?
Termičko vodljivo punilo je funkcionalni materijal dodan u matrične materijale kao što su plastika, guma, ljepila itd. Za poboljšanje njihove toplinske vodljivosti. Oni značajno poboljšavaju učinkovitost toplinske vodljivosti kompozitnih materijala formiranjem puteva ili mreže toplinske provodljivosti, a široko se koriste u raspršivanju topline elektroničkih uređaja, LED rasvjeti, skladištu energije, zrakoplovnim i drugim poljima.
Mehanizam toplinskih provodljivih punila uglavnom postiže učinkovit prijenos topline formiranjem toplinskih vodljivih kanala, poboljšanjem prijenosa fonona i provođenjem elektrona. Evo specifičnih mehanizama:
Formiranje staze toplinske provodljivosti
Punilo formira kontinuirane kanale toplinske vodljivosti u polimernoj matrici kroz koji se prenosi toplinski protok, zaobilazeći područja visoke toplinske otpornosti matrice. Kad je sadržaj punila nizak, njihova nasumična raspodjela otežava oblikovanje učinkovitih putova; Kako se punilo povećava, oni dolaze u kontakt jedni s drugima kako bi tvorili lanac ili mrežnu strukturu, značajno poboljšavajući toplinsku vodljivost.
Poboljšanje kondukcije fonona
Ne metalni materijali poput silicij -karbida i aluminij nitrida prenose toplinu kroz rešetke vibracije (fononi). Što je veća toplinska vodljivost punila (poput bor -nitrida borona do 320 w/(m · k)), to je veća učinkovitost prijenosa fonona, a što je značajnije poboljšanje toplinske vodljivosti kompozitnog materijala.
Sinergija elektroničke provodljivosti
Djelomična vodljiva punila (poput bakra i srebra) provode toplinu kroz slobodne elektrone. Ova vrsta punila ne samo da povećava fononsko provođenje, već može tvoriti i efekt sinergističke toplinske vodljivosti elektrona, što dodatno poboljšava učinkovitost.
Kritični učinak praga
Kada količina dodanog punila dosegne kritičnu vrijednost (prag propusta), iznenada se formira put toplinske vodljivosti, a toplinska vodljivost značajno raste. Ovaj je fenomen izraženiji u punila visoke toplinske vodljivosti kao što su ugljikove nanocjevčice, ali njegova primjenjivost na konvencionalna punila poput glinice je ograničena.
2. Vrste toplinskih provodljivih punila
Sferna glinica je najduže i najčešće toplinsko provodljivo punilo, s koeficijentom toplinske vodljivosti između 20-40W/m · K. Relativno je jednostavno nanositi, lako se raspršiti, a ne lako se aglomerati. Ima relativno dobre performanse izolacije, dobru protočnost i prikladno je za visoko punjenje. Njegova izotropna struktura smanjuje unutarnji stres matrice (poput epoksidne smole) kako bi se izbjeglo pucanje. Istodobno, troškovi sferne glinice relativno su niski, tako da se široko koristi u različitim materijalima toplinskog sučelja i trenutno je najčešće korišteno termičko punjenje u materijalima toplinskog sučelja
Boron nitrid je kristal sastavljen od atoma dušika i borona. Kemijski sastav je 43,6% borona i 56,4% dušika, s četiri različite varijante: šesterokutni boron nitrid (HBN), romboedarski boron nitrid (RBN), kubični boron nitrid (CBN) i wurtzzit boron nitrid (WBN).
Toplinska vodljivost bor-nitrida borova je između 30-400W/m · K. Boron nitrid ne samo da ima visoku toplinsku vodljivost, već i izvrsne performanse izolacije, a često se koristi u primjenama koje zahtijevaju i visoku toplinsku vodljivost i dobru izolaciju; Međutim, u usporedbi s glininom, njegov je trošak i dalje relativno visok. Trenutno se uglavnom koristi u kombinaciji s glinilom za materijale toplinskog sučelja, s dodatnom količinom od oko 10%.
Aluminijski nitrid (ALN) je keramički toplinski provodljivi punilo visokih performansi s prednostima kao što su visoka toplinska vodljivost, visoka izolacija (otpornost> 10 ¹⁴ω · cm) i niski koeficijent toplinske ekspanzije (4,5 × 10 ⁻⁶/k). Naširoko se koristi u elektroničkoj ambalaži velike snage, LED supstratima, 5G komunikacijskim modulima, materijalima za raspršivanje zrakoplovnih toplina i drugim poljima. Toplinska vodljivost aluminum nitrida je otprilike 170-200.200W/m · K. Iako aluminijski nitrid ima bolje ukupne performanse od aluminijskog oksida, berilij oksida i silikonskog karbida, a smatra se idealnim materijalom za visoko integrirani a (podložno semiranjem, a Apsomings iz amikata, a to je prenamjensko, a to je prenamjena, a to je prenamjensko djelovanje, a to je prenamjena, a to je u podlogu, i pod uvjetom da se podliježe u pakiranju Air Air-a, IT-a iz prenapastih proizvoda, u prenapadu u Air Air Amings, AT i IT u IT ITHERMING ITS, Hidroksidni film koji pokriva njegovu površinu, koji prekida put toplinske vodljivosti i utječe na prijenos fonona. Njegov visoki ispunjenje sadržaja uvelike će povećati viskoznost polimera, što ne pogoduje oblikovanju i obradi.
① Visoka toplinska vodljivost: Silicij karbid ima visoki koeficijent toplinske vodljivosti (oko 80-120 W/m · K, ovisno o čistoći i tipu kristala). Prikladno kao toplinski provodljivo punilo za poboljšanje performansi disipacije topline kompozitnih materijala na bazi polimera ili metala.
② Nizak koeficijent toplinske ekspanzije: Dobra kompatibilnost s poluvodičkim materijalima (poput silicija), može smanjiti toplinski napon i pogodan je za elektroničko pakiranje.
③ Kemijska stabilnost: visoka temperaturna otpornost, otpornost na koroziju, otpornost na oksidaciju i stabilne performanse u ekstremnim okruženjima.
④ Izolacija: Silikonski karbid visoke čistoće je električni izolator (s kontroliranim sadržajem nečistoće), pogodan za potrebe za izolacijom i disipacijom topline elektroničkih uređaja.
Grafen ima izvrsnu toplinsku vodljivost. Toplinska vodljivost jednoslojnog grafena bez defekata je čak 5300W/MK, a kada se koristi kao nosač, toplinska vodljivost također može doseći 600 W/MK.
Ugljične nanocjevčice mogu se smatrati valjanim grafenskim listovima, a mogu se podijeliti u jednoslojne ugljikove nanocjevčice (SWCNT) i više zidne ugljikove nanocjevčice (MWCNT) na temelju broja grafenskih slojeva. Kad se formiraju više zidne cijevi, slojevi između njih lako postaju centri za zamke, hvatajući različite nedostatke. Stoga se zidovi s više zidnih cijevi obično napune malim rupama poput oštećenja. U usporedbi s cijevima s više zidova, cijevi s jednim zidom imaju manji raspon raspodjele veličine promjera, manje oštećenja i veću ujednačenost. Tipični promjer cijevi s jednim zidom iznosi 0,6-2 nm, dok unutarnji sloj cijevi s više zidova može doseći 0,4 nm, a najdeblji može doći do nekoliko stotina nanometara, ali tipični promjer je 2-100 nm.
Aksijalna toplinska vodljivost ugljikovih nanocjevčica vrlo je visoka. Ovu karakteristiku možemo upotrijebiti da ih uredno i vertikalno rasporedimo u materijalu toplinskog sučelja, koji može uvelike poboljšati uzdužnu toplinsku vodljivost materijala toplinskog sučelja.
Sat Nano je najbolji dobavljač NanoPowder -a u Kini, možemo isporučiti različite vrste proizvoda za istraživanje, ako imate bilo kakav upit, slobodno nas kontaktirajte na sales03@satnano.com
