1 conduct 열 전도성 필러 란 무엇입니까?
열 전도성 필러는 열전도율을 향상시키기 위해 플라스틱, 고무, 접착제 등과 같은 매트릭스 재료에 첨가 된 기능적 재료입니다. 그들은 열 전도 경로 또는 네트워크를 형성하여 복합 재료의 열전도율 효율을 크게 향상 시키며 전자 장치 열 소산, LED 조명, 에너지 저장, 항공 우주 및 기타 필드에 널리 사용됩니다.
열 전도성 충전제의 메커니즘은 주로 열 전도성 채널을 형성하고, 포논 전달을 향상시킴으로써 효율적인 열 전달을 달성하며, 전자 전도. 특정 메커니즘은 다음과 같습니다.
열 전도 경로의 형성
필러는 중합체 매트릭스에서 연속 열 전도도 채널을 형성하며,이를 통해 열 흐름이 전달되어 매트릭스의 높은 열 저항 영역을 우회합니다. 필러 함량이 낮을 때, 임의의 분포는 효과적인 경로를 형성하기가 어렵습니다. 필러가 증가함에 따라, 그들은 서로 접촉하여 체인 또는 네트워크 구조를 형성하여 열전도율을 크게 향상시킵니다.
포논 전도 강화
실리콘 카바이드 및 질화 알루미늄 전달 열과 같은 비 금속 물질은 격자 진동 (포논)을 통한 열. 충전제의 열전도율이 높을수록 (예 : 질화 붕소가 320 w/(m · k)에 도달 함), 포논 전달 효율이 높을수록 복합 재료의 열전도율이 높아집니다.
전자 전도 시너지
부분 전도성 충전제 (예 : 구리 및은과 같은)는 자유 전자를 통해 열을 전도합니다. 이러한 유형의 충전제는 포논 전도를 향상시킬뿐만 아니라 전자 포논 상승성 열전도율 효과를 형성하여 효율을 향상시킬 수 있습니다.
임계 임계 값 효과
첨가 된 필러의 양이 임계 값 (여과 임계 값)에 도달하면 열전도도 경로가 갑자기 형성되고 열전도율이 크게 증가합니다. 이 현상은 탄소 나노 튜브와 같은 높은 열전도도 충전제에서 더 두드러 지지만, 알루미나와 같은 기존의 충전제에 대한 적용 가능성은 제한적이다.
2. 열 전도성 충전제의 유형
구형 Alumina는 20-40W/m · K 사이의 열전도율 계수를 가진 가장 길고 가장 일반적인 열전도제 충전제입니다. 적용하기가 비교적 간단하고 분산이 쉽고 응집하기 쉽지 않습니다. 그것은 비교적 좋은 절연 성능, 우수한 흐름성을 가지고 있으며 높은 충전에 편리합니다. 등방성 구조는 균열을 피하기 위해 매트릭스 (예 : 에폭시 수지)의 내부 응력을 감소시킵니다. 동시에, 구형 알루미나의 비용은 상대적으로 낮으므로 다양한 열 인터페이스 재료에 널리 사용되며 현재 열 인터페이스 재료에서 가장 일반적으로 사용되는 열 필러입니다.
질화 붕소는 질소 및 붕소 원자로 구성된 결정입니다. 화학적 조성은 43.6% 붕소 및 56.4% 질소이며, 4 가지 다른 변이체의 16 진 붕소 (HBN), 롬보드 랄 붕소 질산염 (RBN), 입방 붕소 질화물 (CBN) 및 Wurtzite 붕소 (WBN)입니다.
질화 붕소의 열 전도도는 30-400W/m · K 사이입니다. 질화 붕소 질화물은 열전도율이 높을뿐만 아니라 단열성이 우수하며, 높은 열전도율과 우수한 절연이 필요한 응용 분야에서 종종 사용됩니다. 그러나 Alumina에 비해 비용은 여전히 상대적으로 높습니다. 현재, 주로 열 인터페이스 재료의 알루미나와 함께 사용되며, 추가량은 약 10%입니다.
알루미늄 질화물 (ALN)은 높은 열전도율, 높은 절연 (저항> 10 ¹⁴Ω · cm) 및 낮은 열 팽창 계수 (4.5 × 10 ℃)와 같은 장점을 갖춘 고성능 세라믹 열 전도성 필러입니다. 고출력 전자 포장, LED 기판, 5G 통신 모듈, 항공 우주 열 소산 재료 및 기타 필드에 널리 사용됩니다. 알루미늄의 열 전도성은 대략 170-200W/m · K입니다. 알루미늄 질화물은 산화 알루미늄 산화 알루미늄, 베릴륨 산화물 및 실리콘 카바이드보다 전반적인 성능이 더 우수하지만 고도로 통합 된 반도체 기질 및 전자 장치 포장에 이상적인 재료로 간주되며, 고도로 통합 된 반응성에 대한 물질로 간주됩니다. 열전도도 경로를 방해하고 포논의 전이에 영향을 미치는 표면을 덮는 알루미늄 수산화 알루미늄 필름. 높은 함량 충전은 중합체의 점도를 크게 증가시켜 성형 및 처리에 도움이되지 않습니다.
① 높은 열전도율 : 실리콘 카바이드의 열전도율이 높습니다 (순도 및 결정 유형에 따라 약 80-120W/m · K). 중합체 또는 금속 기반 복합 재료의 열 소비 성능을 향상시키기 위해 열 전도성 필러로서 적합합니다.
② 열 팽창 계수가 낮 으면 반도체 재료 (실리콘 등)와의 호환성이 우수하며 열 응력을 줄이고 전자 포장에 적합합니다.
③ 화학적 안정성 : 극한 환경에서 고온 저항, 부식성, 산화 저항 및 안정적인 성능.
④ 단열재 : 고순도 실리콘 카바이드는 전자 장치의 절연 및 열 소산 요구에 적합한 전기 절연체 (제어 불순물 함량 포함)입니다.
그래 핀은 우수한 열 전도성을 갖는다. 순수한 결함이없는 단일 층 그래 핀의 열전도율은 5300W/mk만큼 높으며, 캐리어로 사용될 때 열 전도도는 또한 600W/mk에 도달 할 수 있습니다.
탄소 나노 튜브는 롤링 된 그래 핀 시트로 볼 수 있으며, 그래 핀 층의 수에 기초하여 단일 벽 탄소 나노 튜브 (SWCNT) 및 다중 벽화 탄소 나노 튜브 (MWCNT)로 나눌 수있다. 멀티 벽으로 된 튜브가 형성되면, 그 사이의 층은 쉽게 트랩 중심이되어 다양한 결함을 포착합니다. 따라서, 멀티 벽으로 된 튜브의 벽은 일반적으로 결함과 같은 작은 구멍으로 채워져 있습니다. 멀티 벽화 파이프와 비교하여 단일 벽으로 된 파이프는 직경 크기의 더 작은 분포 범위, 결함이 적고 균일 성이 더 높습니다. 단일 벽 튜브의 전형적인 직경은 0.6-2 nm이고, 멀티 벽화 튜브의 가장 안쪽 층은 0.4 nm에 도달 할 수 있고 가장 두꺼운 것은 수백 나노 미터에 도달 할 수 있지만 전형적인 직경은 2-100 nm입니다.
탄소 나노 튜브의 축 방향 전도도는 매우 높습니다. 우리는이 특성을 사용하여 열 인터페이스 재료에 순서 및 수직 분포 방식으로 배열 할 수 있으며, 이는 열 인터페이스 재료의 종 방향 열 전도성을 크게 향상시킬 수 있습니다.
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