Дізнайтеся про вуглецеві матеріали з високою теплопровідністю
Попередні металеві (алюмінієві, мідні) радіатори важко задовольнити потреби тепловідведення через проблеми високої щільності, високого коефіцієнта теплового розширення та забруднених матеріалів. Зі швидким розвитком науки і техніки аерокосмічний, супутниковий зв’язок, високошвидкісні комп’ютери та інші галузі приділяють все більше уваги питанням тепловідведення, висуваються більш високі вимоги до матеріалів для терморегуляції.
Через низьку щільність, високу міцність, високу теплопровідність і хімічну стійкість вуглецеві матеріали, як очікується, замінять попередні металеві матеріали і стануть новим поколінням матеріалів з високою теплопровідністю.
Теплопровідність вуглецевих матеріалів в основному реалізується за рахунок теплових коливань атомів решітки. Тип вуглецевого волокна, тип матриці, щільність, питома теплоємність, ступінь графітизації, структура преформи, об’ємна частка волокна, температура термічної обробки/температура графітизації тощо впливають на вуглецеві матеріали На основний фактор теплопровідності.
В даний час існує в основному три види вуглецевих матеріалів з високою теплопровідністю:
1. Алмазний матеріал
На даний момент відомо, що природний алмаз має найвищу теплопровідність серед природних матеріалів, а його теплопровідність при кімнатній температурі становить приблизно від 2000 до 2100 Вт/(м∙К). У той же час алмаз також є хорошим ізолятором і ідеальним матеріалом для тепловідведення підкладки. В даний час алмазна вуглецева плівка, отримана методом хімічного осадження з пари, має переваги високої якості та низької вартості.
2. Графітовий матеріал
Графіт складається з шести граней призми і двох щільно упакованих базових граней. Він відноситься до гексагональної структури і в основному поділяється на дві категорії: природний графіт і штучний графіт. Теплопровідність звичайного графіту при кімнатній температурі становить лише від 70 до 150 Вт/(м∙К), тоді як теплопровідність природного графіту на площині кристала 002 при кімнатній температурі може досягати 2200 Вт/(м∙К). Теплопровідність на поверхні також досягла 2000 Вт/(м∙К).
3. Графенові матеріали
Матеріал графену складається з двовимірної плоскої структури, що складається з одного шару атомів вуглецю, тісно розташованих у правильному шестикутнику. Він має форму стільника і являє собою один шар матеріалу поверхні атома вуглецю, відшарованого від графіту. Основними методами отримання графену є мікромеханічний метод відлущування, метод епітаксійного росту, метод хімічного осадження з парової фази та метод хімічного відновлення оксиду графену. Теплопровідність одношарового підвішеного графену при кімнатній температурі може досягати від 3000 до 5300 Вт/(м∙К)).
Атоми вуглецю мають особливе розташування. Зазвичай використовувані вуглецеві матеріали мають величезну структуру та анізотропію теплопровідності, тобто мають високу теплопровідність у напрямку до площин кристалів графіту, тоді як теплопровідність між кристалічними площинами дуже мала. Переважна орієнтація обмежує його теплопровідність у напрямку товщини.
Однак не можна нехтувати перевагами вуглецевих матеріалів. Матеріали для терморегуляції, які використовують їх стримувань і противаг, особливо підходять для розсіювання тепла від компонентів з великими тепловими потоками в невеликих приміщеннях і можуть відповідати вимогам розробки електронних компонентів наступного покоління і мають велике значення для розвитку сучасна промисловість, оборона країни та високі технології.
