Obtenga más información sobre los materiales de carbono de alta conductividad térmica
Los disipadores de calor de metal (aluminio, cobre) anteriores son difíciles de satisfacer las necesidades de disipación de calor debido a los problemas de alta densidad, alto coeficiente de expansión térmica y materiales impuros. Con el rápido desarrollo de la ciencia y la tecnología, la industria aeroespacial, las comunicaciones por satélite, las computadoras de alta velocidad y otros campos están prestando cada vez más atención a los problemas de disipación de calor, y se plantean requisitos más altos para los materiales de gestión térmica.
Debido a su baja densidad, alta resistencia, alta conductividad térmica y resistencia química, se espera que los materiales de carbono reemplacen a los materiales metálicos anteriores y se conviertan en una nueva generación de materiales de alta conductividad térmica.
La conducción de calor de los materiales de carbono se realiza principalmente mediante la vibración térmica de los átomos reticulados. El tipo de fibra de carbono, el tipo de matriz, la densidad, la capacidad calorífica específica, el grado de grafitización, la estructura de la preforma, la fracción de volumen de la fibra, la temperatura de tratamiento térmico / temperatura de grafitización, etc. afectan a los materiales de carbono El factor principal de conductividad térmica.
En la actualidad, existen principalmente tres tipos de materiales de carbono de alta conductividad térmica:
1. Material de diamante
En la actualidad, se sabe que el diamante natural tiene la conductividad térmica más alta entre los materiales naturales, y su conductividad térmica a temperatura ambiente es de aproximadamente 2000 a 2100 W / (m ∙ K). Al mismo tiempo, el diamante también es un buen aislante y un material ideal para la disipación del calor del sustrato. En la actualidad, la película de carbono de diamante preparada mediante el método de deposición de vapor químico tiene las ventajas de alta calidad y bajo costo.
2. Material de grafito
El grafito se compone de seis caras de prisma y dos caras de base compactas. Pertenece a la estructura hexagonal y se divide principalmente en dos categorías: grafito natural y grafito artificial. La conductividad térmica del grafito ordinario a temperatura ambiente es de solo 70 a 150 W / (m ∙ K), mientras que la conductividad térmica del grafito natural en el plano cristalino 002 a temperatura ambiente puede alcanzar los 2200 W / (m ∙ K). La conductividad térmica en la superficie también ha alcanzado 2000W / (m ∙ K).
3. Materiales de grafeno
El material de grafeno está compuesto por una estructura plana bidimensional compuesta por una sola capa de átomos de carbono dispuestos de cerca en un hexágono regular. Tiene forma de panal y es una capa única de material de superficie de átomo de carbono exfoliado de grafito. El método de exfoliación micromecánica, el método de crecimiento epitaxial, el método de deposición de vapor químico y el método de reducción química del óxido de grafeno son los principales métodos de preparación del grafeno. La conductividad térmica a temperatura ambiente del grafeno suspendido de una sola capa puede alcanzar de 3000 a 5300 W / (m ∙ K)).
Los átomos de carbono tienen una disposición especial. Los materiales de carbono comúnmente utilizados tienen una estructura enorme y anisotropía de conductividad térmica, es decir, tienen una alta conductividad térmica en la dirección de los planos de cristal de grafito, mientras que la conductividad térmica entre los planos de cristal es muy pequeña. La orientación preferida limita su conductividad térmica en la dirección del espesor.
Sin embargo, no se pueden ignorar las ventajas de los materiales de carbono. Los materiales de gestión térmica que hacen uso de sus controles y contrapesos son especialmente adecuados para disipar el calor de componentes con grandes flujos de calor en espacios pequeños, y pueden cumplir con los requisitos de desarrollo de componentes electrónicos de próxima generación, y son de gran importancia para el desarrollo de industria moderna, defensa nacional y alta tecnología.
