在熱管理領(lǐng)域,導(dǎo)熱粉體(填料)六方氮化硼以其獨(dú)特的性能,正成為越來(lái)越多研究者和工程師關(guān)注的焦點(diǎn)。今天,我們就來(lái)探討一下六方氮化硼的特性,在探討如何在低填充量下實(shí)現(xiàn)氮化硼導(dǎo)熱復(fù)合材料的高熱導(dǎo)率,以降低成本并提高其綜合性能。由于高性能粉體制備生產(chǎn)和應(yīng)用技術(shù)尚不成熟,導(dǎo)致成本偏高,因此,研究如何在低填充量下實(shí)現(xiàn)高熱導(dǎo)率具有重要意義。
首先,讓我們來(lái)了解一下六方氮化硼的特性。六方氮化硼,簡(jiǎn)稱h-BN,是一種具有六方晶體結(jié)構(gòu)的化合物。它具有優(yōu)異的導(dǎo)熱性能,熱導(dǎo)率可達(dá)到甚至超過(guò)某些金屬材料。此外,六方氮化硼的介電常數(shù)低,耐高溫,耐腐蝕,抗氧化,具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性。這些特性使得六方氮化硼在導(dǎo)熱領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。
實(shí)驗(yàn)方法主要包括自組裝三維導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)、導(dǎo)熱填料取向、混合導(dǎo)熱填料的填充和雙逾滲結(jié)構(gòu)的構(gòu)建。自組裝三維導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)通過(guò)導(dǎo)熱填料的自組裝預(yù)先構(gòu)建三維導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò),然后與聚合物基體組裝制備得到復(fù)合材料。與傳統(tǒng)分散填料填充的聚合物復(fù)合材料相比,連續(xù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)能有效降低填料與聚合物基體間的界面熱阻,建立更連續(xù)、更完善的導(dǎo)熱路徑。
混合導(dǎo)熱填料的填充通過(guò)添加不同種類、不同形狀和不同尺寸的導(dǎo)熱填料在內(nèi)部形成更多的熱傳導(dǎo)通道,從而在降低導(dǎo)熱填料添加量的情況下,獲得具有優(yōu)良導(dǎo)熱性能的復(fù)合材料。不同尺寸填料復(fù)配和不同維度填料復(fù)配的協(xié)同作用,有利于導(dǎo)熱路徑的形成,提高導(dǎo)熱填料在聚合物基體中的填充密度,降低氮化硼填充聚合物復(fù)合材料的成本。
研究發(fā)現(xiàn),基于三維多孔泡沫預(yù)構(gòu)筑-聚合物回填或犧牲模板、聚合物顆粒/導(dǎo)熱填料的干/濕法沉積-后加工工藝、聚合物纖維/織物沉積-后加工工藝、膠乳混合-鑄膜或絮凝工藝等多種在聚合物基體中構(gòu)建三維互聯(lián)導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)筑工藝,可以顯著提高復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能。然而,這些方法的制備工藝較為繁雜,實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)還需進(jìn)一步探索。
綜上所述,本研究通過(guò)自組裝三維導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)、混合導(dǎo)熱填料的填充等策略,成功實(shí)現(xiàn)了在低填充量下氮化硼導(dǎo)熱復(fù)合材料的高熱導(dǎo)率,為降低成本、提高綜合性能提供了有效途徑。
六方氮化硼作為一種優(yōu)異的導(dǎo)熱填料,在低填充量下實(shí)現(xiàn)高熱導(dǎo)率的關(guān)鍵在于優(yōu)化填充、控制取向以及與其他導(dǎo)熱填料的混合。隨著研究的深入,我們期待六方氮化硼在導(dǎo)熱領(lǐng)域的應(yīng)用將更加廣泛,為熱管理技術(shù)的發(fā)展帶來(lái)新的突破。
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