В области теплопроводности используются три лучших керамических наполнителя!
В настоящее время большая часть исследований теплопроводных полимерных композитов сосредоточена на исследовании наполнителей с высокой теплопроводностью. Это связано с тем, что улучшение теплопроводности композиционных материалов в основном зависит от роли теплопроводящих наполнителей. Выбор наполнителей имеет решающее значение для теплопроводности композиционных материалов, поэтому многие исследователи стремятся разработать новые наполнители с высокой теплопроводностью.
Хотя металлические частицы и углеродные материалы (такие как графен, одностенные/многостенные углеродные нанотрубки и т. д.) обладают высокой собственной теплопроводностью и полезны для улучшения теплопроводности полимеров, эти наполнители часто изменяют теплопроводность, изменяя при этом теплопроводность. При этом также изменяются электроизоляционные свойства полимера, что приводит к чрезвычайно высокой электропроводности и высокой диэлектрической проницаемости, что невозможно применить к композиционным материалам на основе полимеров с высокой теплопроводностью и отличными изоляционными свойствами. Поэтому в области изоляции все больше внимания уделяется керамическим наполнителям с чрезвычайно высокой собственной теплопроводностью и хорошими изоляционными свойствами. На сегодняшний день керамические наполнители включают оксид алюминия, нитрид алюминия, нитрид бора, оксид магния, карбид кремния и т. д. Среди них основными керамическими наполнителями в настоящее время являются оксид алюминия, нитрид алюминия и нитрид бора.
глинозем
В качестве наполнителя часто выбирают оксид алюминия из-за его более низкой стоимости и более высокого удельного сопротивления. Хотя его собственная теплопроводность ниже, чем у других частиц, он до сих пор широко изучается и применяется. Среди них сферический оксид алюминия стал наиболее часто используемым керамическим наполнителем из-за его чрезвычайно высокой стоимости. Следует отметить, что, вообще говоря, для достижения более высокой теплопроводности количество добавляемого оксида алюминия увеличивается, и эффект улучшения ограничен.
Нитрид алюминия (AlN)
По сравнению с другими теплопроводящими изоляционными наполнителями частицы нитрида алюминия обладают высокой теплопроводностью (теоретическая теплопроводность составляет 320 Вт·м-1 · К-1), высоким удельным сопротивлением (удельное сопротивление более 1014 Ом·м), низкой диэлектрической проницаемостью и широко изучаются благодаря ряд превосходных свойств, таких как диэлектрические потери, низкий коэффициент теплового расширения (4,4×10-6К-1, как у кремния) и нетоксичность, стал идеальным наполнителем для теплопроводящих композитных материалов.
Шестиугольный нитрид бора
Гексагональный нитрид бора в настоящее время является наиболее популярным керамическим наполнителем, главным образом потому, что гексагональный нитрид бора не только обладает высокой теплопроводностью (теоретическая теплопроводность 600 Вт/м·К), но и обладает отличными электроизоляционными свойствами. Гексагональный нитрид бора (h-BN) имеет многослойную гексагональную структуру, подобную графиту. Его структурное отличие от графена состоит главным образом в том, что атомы азота и атомы бора расположены попеременно. Такая структура гексагонального нитрида бора обеспечивает азот. Прочная ковалентная связь SP2 между атомами и атомами бора придает нитриду бора отличную теплопроводность. Помимо высокой теплопроводности, нитрид бора также обладает хорошей термической стабильностью, сильными механическими свойствами, стойкостью к окислению и коррозии.