Yüksek termal iletkenliğe sahip karbon malzemeler hakkında bilgi edinin
Önceki metal (alüminyum, bakır) ısı alıcıların, yüksek yoğunluk, yüksek termal genleşme katsayısı ve saf olmayan malzeme sorunları nedeniyle ısı dağılımı ihtiyaçlarını karşılaması zordur. Bilim ve teknolojinin hızlı gelişimi ile havacılık, uydu iletişimi, yüksek hızlı bilgisayarlar ve diğer alanlar, ısı dağılımı sorunlarına giderek daha fazla önem veriyor ve termal yönetim malzemeleri için daha yüksek gereksinimler ortaya çıkıyor.
Düşük yoğunluğu, yüksek mukavemeti, yüksek termal iletkenliği ve kimyasal direnci nedeniyle, karbon malzemelerin önceki metal malzemelerin yerini alması ve yeni nesil yüksek termal iletkenlik malzemeleri haline gelmesi bekleniyor.
Karbon malzemelerin ısı iletimi esas olarak kafes atomlarının termal titreşimi ile gerçekleştirilir. Karbon fiberin tipi, matris tipi, yoğunluğu, özgül ısı kapasitesi, grafitleşme derecesi, preform yapısı, lif hacim oranı, ısıl işlem sıcaklığı/grafitleşme sıcaklığı vb. karbon malzemeleri etkiler Termal iletkenliğin ana faktörü.
Şu anda, esas olarak üç tür yüksek termal iletkenliğe sahip karbon malzeme vardır:
1. Elmas malzeme
Şu anda, doğal elmasın doğal malzemeler arasında en yüksek ısıl iletkenliğe sahip olduğu ve oda sıcaklığındaki ısıl iletkenliğinin yaklaşık 2000 ila 2100W/(m∙K) olduğu bilinmektedir. Aynı zamanda, elmas aynı zamanda iyi bir yalıtkan ve ideal bir alt tabaka ısı yayma malzemesidir. Şu anda, kimyasal buhar biriktirme yöntemiyle hazırlanan elmas karbon film, yüksek kalite ve düşük maliyet avantajlarına sahiptir.
2. Grafit malzeme
Grafit, altı prizma yüzünden ve iki sıkı paketlenmiş taban yüzünden oluşur. Altıgen yapıya aittir ve esas olarak iki kategoriye ayrılır: doğal grafit ve yapay grafit. Normal grafitin oda sıcaklığında termal iletkenliği sadece 70 ila 150W/(m∙K) iken, oda sıcaklığında 002 kristal düzlemindeki doğal grafitin termal iletkenliği 2200W/(m∙K)'ye ulaşabilir. Yüzeydeki termal iletkenlik de 2000W/(m∙K) değerine ulaştı.
3. Grafen malzemeleri
Grafen malzemesi, düzenli bir altıgen içinde birbirine yakın bir şekilde düzenlenmiş tek bir karbon atomu katmanından oluşan iki boyutlu bir düzlemsel yapıdan oluşur. Petek şeklindedir ve grafitten pul pul dökülmüş tek bir karbon atomlu yüzey malzemesi tabakasıdır. Mikromekanik pul pul dökülme yöntemi, epitaksiyel büyütme yöntemi, kimyasal buhar biriktirme yöntemi ve grafen oksit kimyasal indirgeme yöntemi grafenin başlıca hazırlama yöntemleridir. Tek katmanlı asılı grafenin oda sıcaklığındaki termal iletkenliği 3000 ila 5300W/(m∙K)'ye ulaşabilir).
Karbon atomlarının özel bir düzeni vardır. Yaygın olarak kullanılan karbon malzemeler çok büyük bir yapıya ve termal iletkenlik anizotropisine sahiptir, yani grafit kristal düzlemleri yönünde yüksek termal iletkenliğe sahipken kristal düzlemler arasındaki termal iletkenlik çok küçüktür. Tercih edilen yön, kalınlık yönünde termal iletkenliğini sınırlar.
Bununla birlikte, karbon malzemelerin avantajları göz ardı edilemez. Kontrol ve dengelerinden yararlanan termal yönetim malzemeleri, özellikle küçük alanlarda büyük ısı akışlarına sahip bileşenlerden ısıyı dağıtmak için uygundur ve yeni nesil elektronik bileşenlerin geliştirme gereksinimlerini karşılayabilir ve geliştirilmesi için büyük önem taşır. modern sanayi, milli savunma ve yüksek teknoloji.
