W ostatnich latach wiele uwagi poświęcono przewodności cieplnej wyrobów gumowych.Produkty gumowe przewodzące ciepło są szeroko stosowane w przemyśle lotniczym, lotniczym, elektronicznym i urządzeniach elektrycznych, odgrywając rolę w przewodzeniu ciepła, izolacji i amortyzacji.Poprawa przewodności cieplnej jest niezwykle ważna w przypadku wyrobów gumowych przewodzących ciepło.Kauczukowy materiał kompozytowy przygotowany przez termoprzewodzący wypełniacz może skutecznie przenosić ciepło, co ma ogromne znaczenie dla zagęszczania i miniaturyzacji produktów elektronicznych, a także poprawy ich niezawodności i wydłużenia żywotności.
Obecnie materiały gumowe stosowane w oponach muszą charakteryzować się niską emisją ciepła i wysoką przewodnością cieplną.Z jednej strony w procesie wulkanizacji opon poprawia się wydajność wymiany ciepła gumy, zwiększa się szybkość wulkanizacji i zmniejsza się zużycie energii;Ciepło wytwarzane podczas jazdy obniża temperaturę karkasu i zmniejsza degradację osiągów opony spowodowaną nadmierną temperaturą.Przewodność cieplna kauczuku przewodzącego ciepło zależy głównie od matrycy gumowej i wypełniacza przewodzącego ciepło.Przewodność cieplna cząstek lub włóknistego wypełniacza przewodzącego ciepło jest znacznie lepsza niż przewodność matrycy gumowej.
Najczęściej stosowanymi wypełniaczami przewodzącymi ciepło są następujące materiały:
1. Nanowęglik krzemu (SiC) w fazie sześciennej Beta
Proszek węglika krzemu w skali nano tworzy kontaktowe łańcuchy przewodzenia ciepła i jest łatwiejszy do rozgałęzienia z polimerami, tworząc szkielet przewodzenia ciepła łańcucha Si-O-Si jako główną ścieżkę przewodzenia ciepła, co znacznie poprawia przewodność cieplną materiału kompozytowego bez zmniejszania materiał kompozytowy Właściwości mechaniczne.
Przewodność cieplna epoksydowego materiału kompozytowego z węglika krzemu wzrasta wraz ze wzrostem ilości węglika krzemu, a nanowęglik krzemu może nadawać materiałowi kompozytowemu dobrą przewodność cieplną, gdy ilość jest niska.Wytrzymałość na zginanie i udarność kompozytów epoksydowych z węglika krzemu najpierw wzrasta, a następnie maleje wraz ze wzrostem ilości węglika krzemu.Modyfikacja powierzchni węglika krzemu może skutecznie poprawić przewodność cieplną i właściwości mechaniczne materiału kompozytowego.
Węglik krzemu ma stabilne właściwości chemiczne, jego przewodność cieplna jest lepsza niż innych wypełniaczy półprzewodnikowych, a jego przewodność cieplna jest nawet większa niż przewodność cieplna metalu w temperaturze pokojowej.Naukowcy z Pekińskiego Uniwersytetu Technologii Chemicznej przeprowadzili badania przewodności cieplnej kauczuku silikonowego wzmocnionego tlenkiem glinu i węglikiem krzemu.Wyniki pokazują, że przewodność cieplna kauczuku silikonowego wzrasta wraz ze wzrostem ilości węglika krzemu;gdy ilość węglika krzemu jest taka sama, przewodność cieplna kauczuku silikonowego wzmocnionego węglikiem krzemu o małych cząstkach jest większa niż kauczuku silikonowego wzmocnionego węglikiem krzemu o dużych cząstkach;Przewodność cieplna kauczuku silikonowego wzmocnionego węglikiem krzemu jest lepsza niż kauczuku krzemowego wzmocnionego tlenkiem glinu.Gdy stosunek masowy tlenku glinu do węglika krzemu wynosi 8/2, a całkowita ilość wynosi 600 części, przewodność cieplna kauczuku krzemowego jest najlepsza.
Azotek glinu jest kryształem atomowym i należy do azotku diamentu.Może istnieć stabilnie w wysokiej temperaturze 2200 ℃.Ma dobrą przewodność cieplną i niski współczynnik rozszerzalności cieplnej, co czyni go dobrym materiałem na szok termiczny.Przewodność cieplna azotku glinu wynosi 320 W·(m·K)-1 i jest zbliżona do przewodności cieplnej tlenku boru i węglika krzemu, a ponad 5-krotnie większa niż tlenku glinu.Naukowcy z Qingdao University of Science and Technology zbadali przewodność cieplną kompozytów gumowych EPDM wzmocnionych azotkiem glinu.Wyniki pokazują, że: wraz ze wzrostem ilości azotku glinu wzrasta przewodność cieplna materiału kompozytowego;przewodność cieplna materiału kompozytowego bez azotku glinu wynosi 0,26 W·(m·K)-1, przy zwiększeniu ilości azotku glinu do 80 części przewodność cieplna materiału kompozytowego osiąga wartość 0,442 W·(m·K) -1, wzrost o 70%.
Tlenek glinu jest rodzajem wielofunkcyjnego nieorganicznego wypełniacza, który ma dużą przewodność cieplną, stałą dielektryczną i dobrą odporność na zużycie.Jest szeroko stosowany w gumowych materiałach kompozytowych.
Naukowcy z Pekińskiego Uniwersytetu Technologii Chemicznej przetestowali przewodność cieplną kompozytów nanotlenek glinu/nanorurki węglowe/kauczuk naturalny.Wyniki pokazują, że łączne zastosowanie nano-tlenku glinu i nanorurek węglowych ma synergistyczny wpływ na poprawę przewodności cieplnej materiału kompozytowego;przy stałej ilości nanorurek węglowych przewodność cieplna materiału kompozytowego wzrasta liniowo wraz ze wzrostem ilości nanokorundu;gdy 100 W przypadku zastosowania nanokorundu jako wypełniacza przewodzącego ciepło przewodność cieplna materiału kompozytowego wzrasta o 120%.Gdy 5 części nanorurek węglowych zostanie użytych jako wypełniacz przewodzący ciepło, przewodność cieplna materiału kompozytowego wzrasta o 23%.W przypadku użycia 100 części tlenku glinu i 5 części W przypadku zastosowania nanorurek węglowych jako wypełniacza przewodzącego ciepło przewodność cieplna materiału kompozytowego wzrasta o 155%.Eksperyment prowadzi również do następujących dwóch wniosków: po pierwsze, gdy ilość nanorurek węglowych jest stała, wraz ze wzrostem ilości nano-tlenku glinu struktura sieciowa wypełniacza utworzona przez przewodzące cząstki wypełniacza w kauczuku stopniowo wzrasta, a współczynnik stratności materiał kompozytowy stopniowo wzrasta.Gdy stosuje się razem 100 części nano-tlenku glinu i 3 części nanorurek węglowych, wytwarzanie ciepła dynamicznego sprężania materiału kompozytowego wynosi tylko 12 ℃, a dynamiczne właściwości mechaniczne są doskonałe;po drugie, gdy ilość nanorurek węglowych jest stała, wraz ze wzrostem ilości nano-tlenku glinu, twardość i wytrzymałość na rozdarcie materiałów kompozytowych wzrasta, podczas gdy wytrzymałość na rozciąganie i wydłużenie przy zerwaniu maleje.
Nanorurki węglowe mają doskonałe właściwości fizyczne, przewodnictwo cieplne i przewodnictwo elektryczne i są idealnymi wypełniaczami wzmacniającymi.Ich wzmacniające gumowe materiały kompozytowe spotkały się z powszechną uwagą.Nanorurki węglowe powstają w wyniku zwijania warstw arkuszy grafitu.Są to nowy rodzaj materiału grafitowego o cylindrycznej strukturze o średnicy kilkudziesięciu nanometrów (10-30nm, 30-60nm, 60-100nm).Przewodność cieplna nanorurek węglowych wynosi 3000 W·(m·K)-1, czyli 5 razy więcej niż przewodność cieplna miedzi.Nanorurki węglowe mogą znacznie poprawić przewodność cieplną, przewodność elektryczną i właściwości fizyczne gumy, a ich wzmocnienie i przewodność cieplna są lepsze niż tradycyjne wypełniacze, takie jak sadza, włókno węglowe i włókno szklane.Naukowcy z Qingdao University of Science and Technology przeprowadzili badania przewodności cieplnej materiałów kompozytowych nanorurki węglowe/EPDM.Wyniki pokazują, że: nanorurki węglowe mogą poprawić przewodność cieplną i właściwości fizyczne materiałów kompozytowych;wraz ze wzrostem ilości nanorurek węglowych wzrasta przewodność cieplna materiałów kompozytowych, a wytrzymałość na rozciąganie i wydłużenie przy zerwaniu najpierw rosną, a następnie maleją, zwiększa się naprężenie rozciągające i wytrzymałość na rozdzieranie;gdy ilość nanorurek węglowych jest mała, nanorurki węglowe o dużej średnicy łatwiej tworzą łańcuchy przewodzące ciepło niż nanorurki węglowe o małej średnicy i lepiej łączą się z matrycą gumową.
Czas postu: 30-08-2021