¡En el campo de la conductividad térmica se utilizan los tres mejores rellenos cerámicos!
En la actualidad, la mayor parte de la investigación sobre compuestos poliméricos térmicamente conductores se centra en la investigación de rellenos altamente conductores térmicamente. Esto se debe a que la mejora de la conductividad térmica de los materiales compuestos depende principalmente del papel de los rellenos térmicamente conductores. La selección de rellenos es crucial para la conductividad térmica de los materiales compuestos, por lo que muchos investigadores están comprometidos con el desarrollo de nuevos rellenos de alta conductividad térmica.
Aunque las partículas metálicas y los materiales de carbono (como el grafeno, los nanotubos de carbono de pared simple o múltiple, etc.) tienen una alta conductividad térmica intrínseca y son beneficiosos para mejorar la conductividad térmica de los polímeros, estos rellenos a menudo cambian la conductividad térmica al tiempo que cambian la conductividad térmica. También cambia las propiedades de aislamiento eléctrico del polímero, lo que da como resultado una conductividad eléctrica extremadamente alta y una constante dieléctrica alta, que no se pueden aplicar a materiales compuestos a base de polímeros con alta conductividad térmica y excelentes propiedades de aislamiento. Por lo tanto, el campo del aislamiento está prestando más atención a los rellenos cerámicos con una conductividad térmica intrínseca extremadamente alta y buenas propiedades de aislamiento. Hasta ahora, las cargas cerámicas incluyen alúmina, nitruro de aluminio, nitruro de boro, óxido de magnesio, carburo de silicio, etc. Entre ellos, la alúmina, el nitruro de aluminio y el nitruro de boro son actualmente las principales cargas cerámicas.
Alúmina
A menudo se elige alúmina como relleno debido a su menor costo y mayor resistividad. Aunque su conductividad térmica intrínseca es menor que la de otras partículas, todavía se ha estudiado y aplicado ampliamente. Entre ellos, la alúmina esférica se ha convertido en el relleno cerámico más utilizado debido a su costo extremadamente alto. Cabe señalar que, en términos generales, para lograr una mayor conductividad térmica, la cantidad añadida de alúmina es mayor y el efecto de mejora es limitado.
Nitruro de aluminio (AlN)
En comparación con otros rellenos aislantes térmicamente conductores, las partículas de nitruro de aluminio tienen alta conductividad térmica (la conductividad térmica teórica es 320W·m-1 K-1), alta resistividad (resistividad superior a 1014Ωm), baja constante dieléctrica y ha sido ampliamente estudiada debido a una serie de excelentes propiedades como pérdida dieléctrica, bajo coeficiente de expansión térmica (4,4×10-6K-1, similar al silicio) y no toxicidad, y se ha convertido en un relleno ideal para materiales compuestos térmicamente conductores.
Nitruro de boro hexagonal
El nitruro de boro hexagonal es actualmente el relleno cerámico más popular, principalmente porque el nitruro de boro hexagonal no solo tiene una alta conductividad térmica (conductividad térmica teórica 600 W/m·K), sino que también tiene excelentes propiedades de aislamiento eléctrico. El nitruro de boro hexagonal (h-BN) tiene una estructura hexagonal multicapa similar al grafito. Su diferencia estructural con el grafeno es principalmente que los átomos de nitrógeno y los átomos de boro están dispuestos alternativamente. Esta estructura del nitruro de boro hexagonal produce nitrógeno. El fuerte enlace covalente SP2 entre los átomos y los átomos de boro le da al nitruro de boro una excelente conductividad térmica. Además de su alta conductividad térmica, el nitruro de boro también tiene buena estabilidad térmica, fuertes propiedades mecánicas, resistencia a la oxidación y a la corrosión.