1 、 Termal iletken dolgu nedir?
Termal iletken dolgu, termal iletkenliklerini artırmak için plastik, kauçuk, yapıştırıcılar vb. Matris malzemelerine eklenen fonksiyonel bir malzemedir. Termal iletim yolları veya ağlar oluşturarak kompozit malzemelerin termal iletkenlik verimliliğini önemli ölçüde iyileştirirler ve elektronik cihaz ısı yayılmasında, LED aydınlatma, enerji depolama, havacılık ve diğer alanlarda yaygın olarak kullanılırlar.
Termal iletken dolgu maddelerinin mekanizması esas olarak termal iletken kanallar oluşturarak, fonon transferini arttırarak ve elektron iletimi oluşturarak etkili ısı transferi sağlar. İşte belirli mekanizmalar:
Termal iletim yolunun oluşumu
Dolgu, ısı akışının iletildiği polimer matrisinde sürekli termal iletkenlik kanalları oluşturur ve matrisin yüksek termal direnç alanlarını atlar. Dolgu içeriği düşük olduğunda, rastgele dağılımları etkili yollar oluşturmayı zorlaştırır; Dolgu arttıkça, bir zincir veya ağ yapısı oluşturmak için birbirleriyle temas ederler ve termal iletkenliği önemli ölçüde artırırlar.
Fonon iletim artışı
Silikon karbür ve alüminyum nitrür gibi metalik olmayan malzemeler, kafes titreşimleri (fononlar) yoluyla ısıyı aktarır. Doldurucunun termal iletkenliği ne kadar yüksek olursa (320 w/(m · k) ulaşan bor nitrür gibi), fonon transfer verimliliği o kadar yüksek olur ve kompozit malzemenin termal iletkenliğindeki iyileşme o kadar önemli olur.
Elektronik iletim sinerjisi
Kısmi iletken dolgular (bakır ve gümüş gibi) serbest elektronlar yoluyla ısı yapar. Bu tip dolgu sadece fonon iletimini arttırmakla kalmaz, aynı zamanda bir elektron fonon sinerjistik termal iletkenlik etkisi de oluşturabilir ve verimliliği daha da artırır.
Kritik Eşik Etkisi
Eklenen dolgu miktarı kritik değere (perkülasyon eşiği) ulaştığında, bir termal iletkenlik yolu aniden oluşur ve termal iletkenlik önemli ölçüde artar. Bu fenomen, karbon nanotüpler gibi yüksek termal iletkenlik dolgu maddelerinde daha belirgindir, ancak alümina gibi geleneksel dolgu maddelerine uygulanabilirliği sınırlıdır.
2. Termal iletken dolgu türleri
Küresel alümina, 20-40W/m · K arasında termal iletkenlik katsayısına sahip en uzun ve en yaygın termal iletken dolgudur. Uygulanması nispeten basit, dağılması kolay ve toplanması kolay değildir. Nispeten iyi yalıtım performansına, iyi akışlanabilirliğe sahiptir ve yüksek doldurma için uygundur. İzotropik yapısı, çatlamayı önlemek için matrisin (epoksi reçine gibi) iç stresini azaltır. Aynı zamanda, küresel alümina maliyeti nispeten düşüktür, bu nedenle çeşitli termal arayüz malzemelerinde yaygın olarak kullanılır ve şu anda termal arayüz malzemelerinde en sık kullanılan termal dolgu maddesidir.
Bor nitrür azot ve bor atomlarından oluşan bir kristaldir. Kimyasal bileşim, dört farklı varyantla% 43.6 bor ve% 56.4 azottur: altıgen bor nitrür (HBN), Rhombohedral bor nitrür (RBN), kübik bor nitrür (CBN) ve Wurtzit bor nitrür (WBN).
Bor nitrürün termal iletkenliği 30-400W/m · K. bor nitrür sadece yüksek termal iletkenliğe değil, aynı zamanda mükemmel yalıtım performansına sahiptir ve genellikle hem yüksek termal iletkenlik hem de iyi yalıtım gerektiren uygulamalarda kullanılır; Bununla birlikte, alümina ile karşılaştırıldığında, maliyeti hala nispeten yüksektir. Şu anda, esas olarak termal arayüz malzemeleri için alümina ile kombinasyon halinde, yaklaşık%10 ilave miktarıyla kullanılmaktadır.
Alüminyum nitrür (ALN), yüksek termal iletkenlik, yüksek yalıtım (direnç> 10 ⁴ω · cm) ve düşük termal genleşme katsayısı (4.5 × 10 ⁻⁶/k) gibi avantajlara sahip yüksek performanslı bir seramik termal iletken dolgudur. Yüksek güçlü elektronik ambalaj, LED substratlar, 5G iletişim modülleri, havacılık ısı yayma malzemeleri ve diğer alanlarda yaygın olarak kullanılır. The thermal conductivity of aluminum nitride is approximately 170-200W/m · K. Although aluminum nitride has better overall performance than aluminum oxide, beryllium oxide, and silicon carbide, and is considered an ideal material for highly integrated semiconductor substrates and electronic device packaging, it is prone to absorbing water from the air and undergoing hydrolysis reactions, resulting in a layer of Termal iletkenlik yolunu kesintiye uğratan ve fononların iletimini etkileyen yüzeyini kaplayan alüminyum hidroksit film. Yüksek içerik dolgusu, kalıplama ve işlemeye elverişli olmayan polimerin viskozitesini büyük ölçüde artıracaktır.
① Yüksek termal iletkenlik: Silikon karbür, yüksek termal iletkenlik katsayısına sahiptir (saflığa ve kristal tipine bağlı olarak yaklaşık 80-120W/m · K). Polimer veya metal bazlı kompozit malzemelerin ısı dağılma performansını arttırmak için termal iletken bir dolgu maddesi olarak uygundur.
② Düşük termal genleşme katsayısı: Yarı iletken malzemelerle (silikon gibi) iyi uyumluluk, termal stresi azaltabilir ve elektronik ambalaj için uygundur.
③ Kimyasal stabilite: yüksek sıcaklık direnci, korozyon direnci, oksidasyon direnci ve aşırı ortamlarda stabil performans.
④ Yalıtım: Yüksek saflıkta silikon karbür, elektronik cihazların yalıtım ve ısı yayılma ihtiyaçları için uygun, bir elektrik yalıtkan (kontrollü safsızlık içeriği ile).
Grafen mükemmel termal iletkenliğe sahiptir. Saf kusursuz tek katmanlı grafenin termal iletkenliği 5300W/mk kadar yüksektir ve bir taşıyıcı olarak kullanıldığında, termal iletkenlik de 600W/mk'ye ulaşabilir.
Karbon nanotüpleri haddelenmiş grafen tabakaları olarak görülebilir ve grafen tabakalarının sayısına dayanarak tek duvarlı karbon nanotüplere (SWCNT'ler) ve çok duvarlı karbon nanotüplere (MWCNT'ler) bölünebilir. Çok duvarlı tüpler oluştuğunda, aralarındaki katmanlar kolayca tuzak merkezleri haline gelir ve çeşitli kusurları yakalar. Bu nedenle, çok duvarlı tüplerin duvarları genellikle hatalar gibi küçük deliklerle doldurulur. Çok duvarlı borularla karşılaştırıldığında, tek duvarlı borular daha küçük bir dağıtım aralığına, daha az kusur ve daha yüksek homojenlik vardır. Tek duvarlı bir tüpün tipik çapı 0.6-2 nm'dir, çok duvarlı bir tüpün en iç tabakası 0.4 nm'ye ulaşabilir ve en kalın olan birkaç yüz nanometreye ulaşabilir, ancak tipik çap 2-100 nm'dir.
Karbon nanotüplerinin eksenel termal iletkenliği çok yüksektir. Bu özelliği, termal arayüz malzemesinde termal arayüz malzemesinin uzunlamasına termal iletkenliğini büyük ölçüde artırabilen termal arayüz malzemesinde düzenli ve dikey olarak dağıtılmış bir şekilde düzenlemek için kullanabiliriz.
Sat Nano, Çin'de en iyi Nanopowder tedarikçisidir, müşterinin araştırma yapması için farklı türde bir ürün tedarik edebiliriz, eğer herhangi bir sorunuz varsa, lütfen sales03@satnano.com adresinden bizimle iletişime geçmekten çekinmeyin.
