碳納米管等填料在聚合物中的分散程度是影響所制備的聚合物復(fù)合材料性能的關(guān)鍵,聚合物的機(jī)械性能、熱穩(wěn)定性以及導(dǎo)熱導(dǎo)電效率等性能均受到填料分散程度的嚴(yán)重影響。然而,由于碳納米管的尺寸效應(yīng)和高的縱橫比,其在聚合物基體中的團(tuán)聚在所難免。改善CNTs分散程度的方法包括表面活性劑分散、超聲波處理和表面官能化等方法。大量研究表明,在CNT含量較低的情況下,分散程度對復(fù)合材料導(dǎo)熱性的影響效果明顯,更好的分散可以提高CNT及復(fù)合材料的導(dǎo)熱性,因為分散程度高可以保證在低填料濃度下形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。在復(fù)合材料中CNT含量較高的情況下,粒子間的平均距離是影響復(fù)合材料導(dǎo)熱性的關(guān)鍵因素,因為CNT含量較高時,會形成越來越多的CNT / CNT界面,其熱阻遠(yuǎn)低于CNT /聚合物復(fù)合材料的熱阻。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和碳納米基板的不斷應(yīng)用,其未來發(fā)展前景不斷拓展。上海石墨烯散熱基板超級電容器
微泰散熱基板,微泰耐電壓基板,微泰耐高溫基板是通過將碳納米管(CNT)嵌入氧化鋁粉末顆粒并與高分子材料混合而成,是韓國FINETECH研發(fā)的另一種PCB絕緣材料。其特點包括高散熱性能、極低的熱膨脹率、強(qiáng)大的強(qiáng)度、優(yōu)異的耐腐蝕性、出色的絕緣性能以及無靜電產(chǎn)生,從而有效解決了PCB散熱問題和加工過程中因靜電產(chǎn)生的不良靜電噪聲問題。利用這種碳納米管復(fù)合材料制作的半固化片,在與銅板熱壓成覆銅板(CCL)后,其散熱性能遠(yuǎn)超MCCL和陶瓷基板。此外,采用我們的半固化片制作的CCL基板,相較于陶瓷基板,具有以下優(yōu)勢:1.成本效益明顯,比陶瓷板更經(jīng)濟(jì),降低了整體成本。2.高垂直散熱性能,散熱效果更佳。3.固化時收縮率可控,裁切、倒角、沖孔等加工過程更為便捷。4.材料堅固,不易破碎,加工過程中破損率極低。5.返工修復(fù)過程簡便,只需修復(fù)部分工序。6.重量輕,比重只為1.9,遠(yuǎn)輕于陶瓷的3.3-3.9。7.熱膨脹率極低,保證了電路板的穩(wěn)定性。福建日本散熱基板鋰離子電池納米碳散熱銅箔的均熱性能優(yōu)于石墨片,能夠使整機(jī)降溫達(dá)到6~15℃,能保護(hù)電子元器件并延長電子產(chǎn)品的壽命。

三)汽車電子領(lǐng)域新能源汽車的發(fā)展對電子設(shè)備的散熱提出了更高要求。在電動汽車的電機(jī)控制器率模塊工作時會產(chǎn)生大量熱量,金屬-陶瓷復(fù)合散熱基板或銅基散熱基板被用于此處,一方面保證電氣絕緣,防止漏電短路影響汽車行駛安全,另一方面快速將熱量散發(fā)出去,保障電機(jī)控制器的穩(wěn)定工作,進(jìn)而確保電動汽車的動力輸出和行駛性能。同時,汽車的車載娛樂系統(tǒng)、自動駕駛輔助系統(tǒng)等電子設(shè)備,也需要散熱基板來解決散熱問題,防止因高溫導(dǎo)致系統(tǒng)故障,保障行車安全和舒適性。
碳納米管因其高熱導(dǎo)率、良好的機(jī)械性能和化學(xué)穩(wěn)定性,被廣泛應(yīng)用于散熱材料中。它們可以有效地傳導(dǎo)熱量,降低電子設(shè)備的工作溫度,提高設(shè)備的可靠性和壽命。常見的應(yīng)用包括高性能計算機(jī)的CPU散熱片、LED燈的散熱器以及各種電子儀器的散熱組件。碳納米材料具有獨特的物理和化學(xué)性質(zhì),如強(qiáng)度、高導(dǎo)電性、高熱穩(wěn)定性等,被廣泛應(yīng)用于電子、能源、航空航天等領(lǐng)域。常見的碳納米材料包括碳納米管、石墨烯、碳納米纖維等。這些材料的研究和開發(fā)為新型復(fù)合材料、高效能源存儲和轉(zhuǎn)換器件提供了新的思路和方法。在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域,碳納米管可以用于制造生物傳感器和藥物輸送系統(tǒng)。

導(dǎo)熱系數(shù)是衡量散熱基板導(dǎo)熱能力的指標(biāo),它反映了材料在單位時間內(nèi)傳導(dǎo)熱量的快慢程度,單位為瓦特每米開爾文(W/m?K)。導(dǎo)熱系數(shù)越高,意味著基板能夠更迅速地將電子元件產(chǎn)生的熱量傳導(dǎo)出去,對于保障電子設(shè)備的散熱效率至關(guān)重要。不同類型的散熱基板因其材料和結(jié)構(gòu)差異,導(dǎo)熱系數(shù)有較大不同,如前面提到的銅基散熱基板導(dǎo)熱系數(shù)高于鋁基散熱基板,這也是在高散熱需求場景下優(yōu)先選擇銅基基板的重要原因之一。如前面提到的銅基散熱基板導(dǎo)熱系數(shù)高于鋁基散熱基板,這也是在高散熱需求場景下優(yōu)先選擇銅基基板的重要原因之一。除了碳納米管,還可能結(jié)合納米顆粒使用,納米顆粒具有高比表面積和可變形能力,能夠進(jìn)一步提高散熱性能。納米復(fù)合石墨烯散熱基板超級電容器
CNTs的導(dǎo)熱性能高主要歸因于其狹長的結(jié)構(gòu)和較大的長徑比,這使得它們在沿著長度方向的熱交換性能非常高。上海石墨烯散熱基板超級電容器
碳納米散熱材料的主要特點。高散熱性能:碳納米管具有極高的導(dǎo)熱性,能夠有效地將熱量從熱源傳導(dǎo)出去,從而顯著提高散熱效率。低熱膨脹率:這種材料的熱膨脹率非常低,這意味著它在溫度變化時尺寸變化很小,有助于保持設(shè)備的穩(wěn)定性和可靠性。強(qiáng)度大:碳納米管復(fù)合材料具有很高的機(jī)械強(qiáng)度,能夠承受較大的應(yīng)力而不容易斷裂。耐腐蝕性:該材料還具有優(yōu)異的耐腐蝕性能,適合在各種嚴(yán)苛環(huán)境下使用。絕緣性能:碳納米散熱基板的絕緣性能非常好,能夠防止電流泄漏,提高設(shè)備的安全性。無靜電產(chǎn)生:這種材料在加工和使用過程中不會產(chǎn)生靜電,從而避免了靜電噪聲對電子設(shè)備的影響。上海石墨烯散熱基板超級電容器