1 、 Was ist thermischer leitender Füllstoff?
Der thermische leitfähige Füllstoff ist ein funktionelles Material, das Matrixmaterialien wie Kunststoffen, Gummi, Klebstoffen usw. hinzugefügt wird, um ihre thermische Leitfähigkeit zu verbessern. Sie verbessern die thermische Leitfähigkeitseffizienz von Verbundwerkstoffen erheblich, indem sie Wärmeleitbahnen oder -netzwerke bilden, und sind in der Wärmeabteilung der elektronischen Geräte, LED -Beleuchtung, Energiespeicherung, Luft- und Raumfahrt und anderen Feldern häufig eingesetzt.
Der Mechanismus von thermischen leitenden Füllstoffen erreicht hauptsächlich eine effiziente Wärmeübertragung, indem thermische leitfähige Kanäle bildet, die Phonontransfer und die Elektronenleitung verbessert werden. Hier sind die spezifischen Mechanismen:
Bildung des Wärmeleitwegs
Der Füllstoff bildet kontinuierliche Wärmeleitfähigkeitskanäle in der Polymermatrix, durch die der Wärmefluss übertragen wird, wobei die hohen thermischen Widerstandsbereiche der Matrix umgehen. Wenn der Füllstoffgehalt niedrig ist, macht es ihre zufällige Verteilung schwierig, effektive Wege zu bilden. Mit zunehmendem Füllstoff kommen sie miteinander in Kontakt, um eine Kette oder eine Netzwerkstruktur zu bilden, was die thermische Leitfähigkeit erheblich verbessert.
Phonon -Leitungsverstärkung
Nicht metallische Materialien wie Siliziumcarbid und Aluminiumnitrid übertragen Wärme durch Gittervibrationen (Phononen). Je höher die thermische Leitfähigkeit des Füllstoffs (z. B. Bornitrid mit 320 W/(M · k)), desto höher ist die Phonontransfereffizienz und die Verbesserung der thermischen Leitfähigkeit des Verbundmaterials.
Elektronische Leitungssynergie
Teilweise leitende Füllstoffe (wie Kupfer und Silber) führen Wärme durch freie Elektronen durch. Diese Art von Füllstoff verbessert nicht nur die Phononleitung, sondern kann auch einen synergistischen Elektronenphonon -Wärmeleitfähigkeitseffekt bilden, was die Effizienz weiter verbessert.
Kritischer Schwellenwert Effekt
Wenn die Menge an Füllstoffzucht den kritischen Wert (Perkolationsschwelle) erreicht, bildet sich plötzlich ein thermischer Leitfähigkeitsweg, und die thermische Leitfähigkeit steigt signifikant an. Dieses Phänomen ist bei hohen thermischen Leitfähigkeitsfüllern wie Kohlenstoffnanoröhren stärker ausgeprägt, aber seine Anwendbarkeit auf herkömmliche Füllstoffe wie Aluminiumoxid ist begrenzt.
2. Arten von thermischen leitenden Füllstoffen
Kugelalumina ist der längste und häufigste thermische leitfähige Füllstoff mit einem thermischen Leitfähigkeitskoeffizient zwischen 20-40 W/m · k. Es ist relativ einfach zu angewendet, leicht zu dispergieren und nicht einfach zu agglomerieren. Es hat eine relativ gute Isolationsleistung, eine gute Fließfähigkeit und ist bequem für eine hohe Füllung. Die isotrope Struktur reduziert den inneren Spannung der Matrix (wie Epoxidharz), um ein Riss zu vermeiden. Gleichzeitig sind die Kosten für kugelförmige Aluminiumoxid relativ niedrig, so dass sie in verschiedenen Wärmegrenzflächenmaterialien häufig verwendet werden und derzeit der am häufigsten verwendete Wärmefüller in Wärmegrenzflächenmaterialien sind
Bornitrid ist ein Kristall, der aus Stickstoff- und Boratomen besteht. Die chemische Zusammensetzung beträgt 43,6% Boron und 56,4% Stickstoff mit vier verschiedenen Varianten: hexagonales Bornitrid (HBN), Rhomboedral -Bor -Nitrid (RBN), Kubikbor -Nitride (CBN) und Wurzite Bor Nitride (WBN).
Die thermische Leitfähigkeit von Bornitrid liegt zwischen 30 und 400 W/M · K. Bornitrid hat nicht nur eine hohe thermische Leitfähigkeit, sondern auch eine hervorragende Isolationsleistung und wird häufig in Anwendungen verwendet, die sowohl eine hohe thermische Leitfähigkeit als auch eine gute Isolierung erfordern. Im Vergleich zu Alumina sind die Kosten jedoch noch relativ hoch. Derzeit wird es hauptsächlich in Kombination mit Aluminiumoxid für thermische Grenzflächenmaterialien mit einer Additionsmenge von etwa 10%verwendet.
Aluminiumnitrid (ALN) ist ein leistungsstärkerer thermischer Füllstoff mit Hochleistungskeramik mit Vorteilen wie hoher thermischer Leitfähigkeit, hoher Isolierung (Widerstand> 10 ¹⁴ω · cm) und niedriger thermischer Expansionskoeffizienten (4,5 × 10 ⁻⁶/k). Es wird häufig in elektronischen Hochleistungsverpackungen, LED-Substraten, 5G-Kommunikationsmodulen, Luft- und Raumfahrt-Wärmedissipationsmaterialien und anderen Feldern verwendet. Die thermische Leitfähigkeit von Aluminiumnitrid beträgt ungefähr 170-200 W/m · K. Obwohl Aluminiumnitrid eine bessere Gesamtleistung aufweist als Aluminiumoxid, Berylliumoxid und Siliziumcarbid und gilt als ideales Material für hoch integrierte Halbleiter und Elektroverpackungen und Elektroverpackungen, hydroublonieren, hydroel-hydroublikationspaketing, hässlich, hydroublicing, frequent zum absorbierenden Wasser und das Absorptieren von Wasser und das Absorptieren von Wasser und das Absorptieren von Wasser, das Air, das Airs, das Air, das Air, das Airs, das Airs, das Airs, und es wird das Absorptieren von Wasser, das Airs, und das Absorptieren von Airs, die Airs, die Airs, die Airs, die Airs, die Airs absorbieren, und es ist ein Hässer. Aluminiumhydroxidfilm, der seine Oberfläche abdeckt, die den Wärmeleitfähigkeitspfad unterbricht und die Übertragung von Phononen beeinflusst. Die hohe Inhaltsfüllung wird die Viskosität des Polymers erheblich erhöhen, was nicht für das Formen und Verarbeitung förderlich ist.
① hohe thermische Leitfähigkeit: Siliziumcarbid hat einen hohen thermischen Leitfähigkeitskoeffizienten (je nach Reinheit und Kristalltyp ca. 80-120 W/m · k). Geeignet als thermischer leitender Füllstoff zur Verbesserung der Wärmeableitungsleistung von Verbundwerkstoffen auf Metallbasis.
② Niedriger thermischer Expansionskoeffizient: Eine gute Kompatibilität mit Halbleitermaterialien (wie Silizium) kann die thermische Spannung verringern und ist für elektronische Verpackungen geeignet.
③ Chemische Stabilität: Hochtemperaturwiderstand, Korrosionsbeständigkeit, Oxidationsresistenz und stabile Leistung in extremen Umgebungen.
④ Isolierung: Hochreinheit Siliziumcarbid ist ein elektrischer Isolator (mit kontrolliertem Verunreinigungsgehalt), der für die Isolier- und Wärmeableitungsbedürfnisse elektronischer Geräte geeignet ist.
Graphen hat eine ausgezeichnete thermische Leitfähigkeit. Die thermische Leitfähigkeit von reinem Defekt freien Einzelschicht-Graphen beträgt bis zu 5300 W/mk, und bei Verwendung als Träger kann die thermische Leitfähigkeit auch 600 W/mk erreichen.
Carbon-Nanoröhren können als gerollte Graphenblätter angesehen werden und in einwandige Kohlenstoffnanoröhren (SWCNTs) und in mehreren wandernde Kohlenstoffnanoröhren (MWCNTs) basierend auf der Anzahl der Graphenschichten unterteilt werden. Wenn sich ummauerte Röhrchen gebildet werden, werden die Schichten zwischen ihnen leicht zu Trap -Zentren und erfassen verschiedene Mängel. Daher werden die Wände von Multi -Mauerten -Röhrchen normalerweise mit kleinen Lochfehlern gefüllt. Im Vergleich zu Multi -Mando -Rohren weisen einzelne Mauerleitungen einen kleineren Verteilungsbereich von Durchmessergrößen, weniger Defekten und höheren Gleichmäßigkeiten auf. Der typische Durchmesser eines einwandigen Röhrchens beträgt 0,6-2 nm, während die innerste Schicht eines Multi-Mauertenröhrchens 0,4 nm erreichen kann und der dickste mehrere hundert Nanometer erreichen kann, der typische Durchmesser beträgt jedoch 2-100 nm.
Die axiale thermische Leitfähigkeit von Kohlenstoffnanoröhren ist sehr hoch. Wir können dieses Merkmal verwenden, um sie ordentlich und vertikal verteilt in dem thermischen Grenzflächenmaterial zu ordnen, das die thermische Leitfähigkeit des Längsdurchmessers des Wärmegrenzflächenmaterials erheblich verbessern kann.
Sat Nano ist ein bester Anbieter von Nanopowder in China. Wir können uns eine andere Art von Produkt für den Kunden zur Verfügung stellen. Wenn Sie eine Anfrage haben, können Sie uns gerne unter sales03@satnano.com kontaktieren
