ما هي تطبيقات الجرافين في مجال التوصيل الحراري؟

في الوقت الحاضر، ومع التعمق المستمر في الأبحاث، حقق تطبيق الجرافين في مجال التوصيل الحراري نتائج ملحوظة، بما في ذلك تكوين أغشية الجرافين من خلال الروابط الكيميائية بين الصفائح، كمادة حشو في المواد المركبة الموصلة للحرارة والطلاءات الموصلة للحرارة، وإعداد الجرافين. ألياف البولي إيثيلين، مواد نسجية وظيفية جديدة، إلخ.

1. فيلم الجرافين الحراري
لقد كان فيلم الجرافيت الاصطناعي هو الخيار الأمثل للأفلام الموصلة للحرارة لفترة طويلة في الماضي. يمكن استخدامه عادةً كمشتت حراري في المكونات الإلكترونية ويتم تثبيته على سطح المكونات الإلكترونية التي تولد الحرارة بسهولة لتوزيع الحرارة الناتجة عن مصدر الحرارة بالتساوي. ومع ذلك، نظرًا لأن أفلام الجرافيت ذات الموصلية الحرارية العالية يتم إعدادها بشكل أساسي باستخدام المسار الفني لطريقة تفحيم فيلم PI، والتي تتطلب أفلام بوليميد عالية الجودة كمواد خام، كما أن البحث والتطوير والإنتاج لها حواجز تقنية عالية، لذلك فإن الصناعة لديها كان من المأمول دائمًا إيجاد بدائل أخرى لحل مشكلة حجب المواد الخام بواسطة التكنولوجيا، ويعتبر فيلم الجرافين الحراري الموصل بديلاً مثاليًا.

2. حشو موصل للحرارة
باعتباره حشوًا موصلًا حراريًا ثنائي الأبعاد، فإن الجرافين أسهل في تشكيل شبكة موصلة حرارياً من الحشوات الحبيبية، وله آفاق تطبيق جيدة في مواد الواجهة الحرارية والطلاءات الموصلة حرارياً.

أ. كمواد واجهة حرارية موصلة حرارياً

بالمقارنة مع الحشوات الحبيبية التقليدية الموصلة حرارياً، فإن الحشوات الموصلة حرارياً التي تستخدم الجرافين كمادة واجهة حرارية لا يمكنها فقط الاستفادة من الموصلية الحرارية العالية للغاية داخل المستوى، ولكن نسبة القطر إلى السمك الكبيرة الخاصة بها تكون أيضًا أكثر ملاءمة لبناء شبكة التوصيل الحراري ثلاثية الأبعاد. تتمتع بمزايا قوية في التركيب مع الحشوات ذات الأبعاد الأخرى لتحسين التوصيل الحراري لمواد الواجهة الحرارية.

ب. كمادة حشو لطلاءات تبديد الحرارة

تعد مشكلة تبديد الحرارة بمثابة عنق الزجاجة الكبير الذي يقيد تطوير الأجهزة خفيفة الوزن وعالية الأداء. كطلاء صناعي خاص، يمكن لطلاء تبديد الحرارة أن يزيد من سرعة تبديد الحرارة وكفاءة سطح الجسم عن طريق تعزيز معدل الأشعة تحت الحمراء لسطح مصدر الحرارة، وتقليل درجة حرارة سطح المادة. تلبية الحاجة إلى تبديد الحرارة بكفاءة للأجهزة على الرغم من قيود المساحة والحجم.

3. المنسوجات الوظيفية من ألياف الجرافين ذات الموصلية الحرارية العالية
ألياف الجرافين ذات الموصلية الحرارية العالية هي نوع جديد من مادة ألياف الكربون تتكون من وحدات الجرافين المجمعة والمرتبة بطريقة منظمة. يتم تجميعه بطريقة منظمة باستخدام تشتت أكسيد الجرافين أو تشتت الجرافين الوظيفي من خلال الغزل الرطب. . ميزتها الرئيسية هي أنها تتمتع بخصائص ميكانيكية وكهربائية وحرارية جيدة في نفس الوقت، ويمكن دمجها مع تكنولوجيا النسيج لإنتاج منسوجات وظيفية بكميات كبيرة من خلال الغزل الرطب.

حاليًا، يمكن استخدام الموصلية الحرارية العالية جدًا للجرافين لإنتاج ملابس التدفئة الكهربائية التي يمكن أن تحافظ على الدفء وتمنع البرد، بالإضافة إلى المنسوجات الموصلة للحرارة والتي تمنحك شعورًا بالبرودة. تستخدم ملابس التدفئة الكهربائية المصنوعة من الجرافين بشكل أساسي الجرافين لتحويل طاقة مصدر الطاقة إلى حرارة، ثم تجمع بين التوصيل الحراري العالي للغاية للجرافين لنقل الحرارة بالتساوي إلى الجسم بأكمله. يمكن أن يحافظ على القماش خفيفًا وناعمًا مع توفير أداء عزل حراري ممتاز. تستخدم المنسوجات الموصلة حراريًا وذات الملمس البارد التوصيل الحراري العالي للجرافين، والذي يسبب فقدان سريع للحرارة من سطح الجلد بعد ملامسة الجلد للمنسوجات، مما يخفض درجة حرارة الجسم بشكل كبير ويوفر للأشخاص تجربة ارتداء أكثر راحة.