Isı iletkenliği alanında en iyi üç seramik dolgu maddesi kullanılıyor!
Şu anda, termal olarak iletken polimer kompozitler üzerine yapılan araştırmaların çoğu, termal olarak yüksek iletkenliğe sahip dolgu maddelerinin araştırılmasına odaklanmaktadır. Bunun nedeni, kompozit malzemelerin termal iletkenliğinin iyileştirilmesinin esas olarak termal olarak iletken dolgu maddelerinin rolüne bağlı olmasıdır. Dolgu maddelerinin seçimi kompozit malzemelerin termal iletkenliği açısından çok önemlidir, bu nedenle birçok araştırmacı yeni yüksek termal iletkenliğe sahip dolgu maddeleri geliştirmeye kararlıdır.
Her ne kadar metal parçacıkları ve karbon malzemeleri (grafen, tek duvarlı/çok duvarlı karbon nanotüpler vb.) yüksek içsel termal iletkenliğe sahip olsa da ve polimerlerin termal iletkenliğini iyileştirmede faydalı olsa da, bu dolgu maddeleri genellikle ısıl iletkenliği değiştirirken ısıl iletkenliği de değiştirir. termal iletkenlik. Aynı zamanda polimerin elektriksel yalıtım özelliklerini de değiştirerek, yüksek ısı iletkenliğine ve mükemmel yalıtım özelliklerine sahip polimer bazlı kompozit malzemelere uygulanamayan son derece yüksek elektrik iletkenliği ve yüksek dielektrik sabiti ile sonuçlanır. Bu nedenle yalıtım alanında, son derece yüksek içsel termal iletkenliğe ve iyi yalıtım özelliklerine sahip seramik dolgulara daha fazla önem verilmektedir. Şu ana kadar seramik dolgu maddeleri arasında alümina, alüminyum nitrür, bor nitrür, magnezyum oksit, silisyum karbür vb. yer almaktadır. Bunların arasında alümina, alüminyum nitrür ve bor nitrür şu anda ana seramik dolgu maddeleridir.
alümina
Alümina, düşük maliyeti ve yüksek direnci nedeniyle sıklıkla dolgu maddesi olarak seçilir. İçsel termal iletkenliği diğer parçacıklardan daha düşük olmasına rağmen hala geniş çapta araştırılıyor ve uygulanıyor. Bunlar arasında küresel alümina, son derece yüksek maliyet performansından dolayı en sık kullanılan seramik dolgu maddesi haline gelmiştir. Genel olarak konuşursak, daha yüksek termal iletkenlik elde etmek için alümina ilave miktarının daha yüksek olduğunu ve iyileştirme etkisinin sınırlı olduğunu belirtmek gerekir.
Alüminyum nitrür (AlN)
Diğer termal iletken yalıtım dolgularıyla karşılaştırıldığında, alüminyum nitrür parçacıkları yüksek termal iletkenliğe (teorik termal iletkenlik 320W·m-1 K-1), yüksek dirence (1014Ωm’den büyük direnç), düşük dielektrik sabitine sahiptir ve nedeniyle yaygın olarak incelenmiştir. dielektrik kaybı, düşük termal genleşme katsayısı (4,4×10-6K-1, silikona benzer) ve toksik olmama gibi bir dizi mükemmel özelliğe sahiptir ve termal olarak iletken kompozit malzemeler için ideal bir dolgu maddesi haline gelmiştir.
Altıgen bor nitrür
Altıgen bor nitrür şu anda en popüler seramik dolgu maddesidir, bunun temel nedeni altıgen bor nitrürün yalnızca yüksek termal iletkenliğe (teorik termal iletkenlik 600 W/m·K) sahip olmakla kalmayıp aynı zamanda mükemmel elektrik yalıtım özelliklerine de sahip olmasıdır. Altıgen bor nitrür (h-BN), grafite benzer çok katmanlı altıgen bir yapıya sahiptir. Grafenden yapısal farkı esas olarak nitrojen atomlarının ve bor atomlarının dönüşümlü olarak düzenlenmesidir. Altıgen bor nitrürün bu yapısı nitrojeni oluşturur. Atomlar ve bor atomları arasındaki güçlü SP2 kovalent bağı, bor nitrüre mükemmel termal iletkenlik kazandırır. Bor nitrür, yüksek termal iletkenliğinin yanı sıra iyi termal stabiliteye, güçlü mekanik özelliklere, oksidasyon direncine ve korozyon direncine de sahiptir.