Исследователи Пусанского национального университета предлагают новый метод управления ориентацией модельного анизотропного наполнителя в полимерном композите, который может улучшить управление температурой в электронике и батареях. Предоставлено: Че Бин Ким из Пусанского национального университета.
Благодаря своей легкости и гибкости теплопроводные полимерные композиты применяются между источником тепла и приемником в электронике для рассеивания генерируемого тепла в окружающую среду. Эффективный отвод тепла достигается за счет использования наполнителей определенной ориентации, облегчающих отток тепла.
Однако традиционный процесс изменения ориентации материала наполнителя является энергоемким процессом, который требует использования электрических/магнитных полей и модификаций поверхности, что может поставить под угрозу качество наполнителя и его термические свойства.
Теперь в новом исследовании профессор Че Бин Ким и его команда из Пусанского национального университета, Республика Корея, разработали энергоэффективный процесс изменения ориентации наполнителя без необходимости модификации поверхности.
Эта статья была размещена в Интернете 17 октября 2022 г. и будет опубликована в томе 117 журнала. Тестирование полимеров на 1 января 2023 года.
В предлагаемом методе используется термофорез — явление, при котором градиент температуры заставляет твердые частицы, взвешенные в жидкой среде, двигаться или вращаться. Чтобы приготовить полимерный композит, исследователи суспендировали частицы теплопроводящего гексагонального нитрида бора (h-BN) в жидкости, отверждаемой УФ-излучением, и покрыли ее между двумя стеклянными пластинами.
Градиент температуры применялся по толщине пленки, заставляя частицы наполнителя вращаться и перестраиваться вдоль приложенного градиента температуры. При достижении желаемой ориентации композит подвергался фотоотверждению, в результате чего был получен твердый композит с фиксированной ориентацией наполнителя, который формирует путь теплопередачи.
«Насколько нам известно, настоящее исследование является первой экспериментальной демонстрацией управления ориентацией анизотропного наполнителя с помощью термофореза», — говорит профессор Ким.
Теплопроводящие полимерные композиты, такие как термопаста, используются в телефонах, ноутбуках и даже в аккумуляторах. Учитывая растущее производство электроники и ожидаемый переход на электромобили, предлагаемый метод может снизить энергозатраты на производство теплопроводных полимерных композитов. Кроме того, избегая модификации поверхности, можно разработать высокоэффективные теплопроводные полимерные композиты для улучшения рассеивания тепла и продления срока службы электроники.
«Эффективные теплорассеивающие материалы могут обеспечить наилучшие условия эксплуатации устройства с повышенной надежностью, сроком службы и безопасностью пользователя», — говорит профессор Ким.
Помимо улучшения теплопроводности, наполнители также используются для изменения оптических, электрических и механических свойств композита. Предлагая способ переориентации наполнителя без каких-либо модификаций поверхности, предложенный метод также может быть использован для настройки свойств широкого спектра полимерных композитов без ухудшения их качества.
Дополнительная информация:
Seong-Bae Min и др., Контроль ориентации теплопроводящего двумерного наполнителя в полимере с использованием термофореза, Тестирование полимеров (2022). DOI: 10.1016/j.polymertesting.2022.107838
Предоставлено Пусанским национальным университетом.
Цитата: Энергоэффективный метод повышения теплопроводности полимерных композитов (30 ноября 2022 г.), получено 30 ноября 2022 г. с https://phys.org/news/2022-11-energy-efficient-method-thermal-polymer-composites. HTML
Этот документ защищен авторским правом. За исключением любой честной сделки с целью частного изучения или исследования, никакая часть не может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в ознакомительных целях.
