Dans le domaine de la conductivité thermique, les trois meilleures charges céramiques sont utilisées !

À l’heure actuelle, la plupart des recherches sur les composites polymères thermoconducteurs se concentrent sur la recherche de charges hautement conductrices thermiquement. En effet, l’amélioration de la conductivité thermique des matériaux composites repose principalement sur le rôle de charges thermoconductrices. La sélection des charges est cruciale pour la conductivité thermique des matériaux composites, c’est pourquoi de nombreux chercheurs s’engagent à développer de nouvelles charges à haute conductivité thermique.

Bien que les particules métalliques et les matériaux carbonés (tels que le graphène, les nanotubes de carbone à paroi unique/multiparois, etc.) aient une conductivité thermique intrinsèque élevée et soient bénéfiques pour améliorer la conductivité thermique des polymères, ces charges modifient souvent la conductivité thermique tout en modifiant la conductivité thermique. conductivité thermique. Cela modifie également les propriétés d’isolation électrique du polymère, ce qui entraîne une conductivité électrique extrêmement élevée et une constante diélectrique élevée, qui ne peuvent pas être appliquées aux matériaux composites à base de polymère présentant une conductivité thermique élevée et d’excellentes propriétés d’isolation. Par conséquent, le domaine de l’isolation accorde davantage d’attention aux charges céramiques ayant une conductivité thermique intrinsèque extrêmement élevée et de bonnes propriétés isolantes. Jusqu’à présent, les charges céramiques comprennent l’alumine, le nitrure d’aluminium, le nitrure de bore, l’oxyde de magnésium, le carbure de silicium, etc. Parmi eux, l’alumine, le nitrure d’aluminium et le nitrure de bore sont actuellement les principales charges céramiques.

Alumine

L’alumine est souvent choisie comme charge en raison de son coût inférieur et de sa résistivité plus élevée. Bien que sa conductivité thermique intrinsèque soit inférieure à celle des autres particules, elle a encore été largement étudiée et appliquée. Parmi eux, l’alumine sphérique est devenue la charge céramique la plus couramment utilisée en raison de son rapport qualité-prix extrêmement élevé. Il convient de souligner que, d’une manière générale, pour obtenir une conductivité thermique plus élevée, la quantité d’alumine ajoutée est plus élevée et l’effet d’amélioration est limité.

Nitrure d’aluminium (AlN)

Par rapport à d’autres charges isolantes thermiquement conductrices, les particules de nitrure d’aluminium ont une conductivité thermique élevée (la conductivité thermique théorique est de 320 W·m-1 K-1), une résistivité élevée (résistivité supérieure à 1014 Ωm), une faible constante diélectrique et elle a été largement étudiée en raison de une série d’excellentes propriétés telles que la perte diélectrique, un faible coefficient de dilatation thermique (4,4 × 10-6K-1, similaire au silicium) et la non-toxicité, et est devenue une charge idéale pour les matériaux composites thermiquement conducteurs.

Nitrure de bore hexagonal

Le nitrure de bore hexagonal est actuellement la charge céramique la plus populaire, principalement parce que le nitrure de bore hexagonal a non seulement une conductivité thermique élevée (conductivité thermique théorique 600 W/m·K), mais possède également d’excellentes propriétés d’isolation électrique. Le nitrure de bore hexagonal (h-BN) a une structure hexagonale multicouche similaire au graphite. Sa différence structurelle avec le graphène réside principalement dans la disposition alternée des atomes d’azote et des atomes de bore. Cette structure de nitrure de bore hexagonal produit de l’azote. La forte liaison covalente SP2 entre les atomes et les atomes de bore confère au nitrure de bore une excellente conductivité thermique. En plus de sa conductivité thermique élevée, le nitrure de bore présente également une bonne stabilité thermique, de fortes propriétés mécaniques, une résistance à l’oxydation et une résistance à la corrosion.