Saiba mais sobre materiais de carbono de alta condutividade térmica
Os dissipadores de calor anteriores de metal (alumínio, cobre) são difíceis de atender às necessidades de dissipação de calor devido aos problemas de alta densidade, alto coeficiente de expansão térmica e materiais impuros. Com o rápido desenvolvimento da ciência e da tecnologia, aeroespacial, comunicações por satélite, computadores de alta velocidade e outros campos estão prestando cada vez mais atenção às questões de dissipação de calor e são apresentados requisitos mais elevados para materiais de gerenciamento térmico.
Por causa de sua baixa densidade, alta resistência, alta condutividade térmica e resistência química, os materiais de carbono devem substituir os materiais de metal anteriores e se tornar uma nova geração de materiais de alta condutividade térmica.
A condução de calor de materiais de carbono é realizada principalmente pela vibração térmica dos átomos da rede. O tipo de fibra de carbono, tipo de matriz, densidade, capacidade de calor específica, grau de grafitização, estrutura da pré-forma, fração de volume da fibra, temperatura de tratamento térmico / temperatura de grafitização, etc. afetam os materiais de carbono O principal fator de condutividade térmica.
No momento, existem principalmente três tipos de materiais de carbono de alta condutividade térmica:
1. Material de diamante
Atualmente, sabe-se que o diamante natural tem a maior condutividade térmica entre os materiais naturais, e sua condutividade térmica à temperatura ambiente é de cerca de 2.000 a 2.100 W / (m ∙ K). Ao mesmo tempo, o diamante também é um bom isolante e um material de dissipação de calor de substrato ideal. Atualmente, o filme de carbono de diamante preparado pelo método de deposição química a vapor apresenta as vantagens de alta qualidade e baixo custo.
2. Material de grafite
O grafite é composto por seis faces de prisma e duas faces de base compactadas. Pertence à estrutura hexagonal e é principalmente dividido em duas categorias: grafite natural e grafite artificial. A condutividade térmica da grafite comum à temperatura ambiente é de apenas 70 a 150W / (m ∙ K), enquanto a condutividade térmica da grafite natural no plano do cristal 002 à temperatura ambiente pode chegar a 2200W / (m ∙ K). A condutividade térmica na superfície também atingiu 2.000 W / (m ∙ K).
3. Materiais de grafeno
O material grafeno é composto por uma estrutura plana bidimensional composta por uma única camada de átomos de carbono organizados em um hexágono regular. Tem a forma de um favo de mel e é uma única camada de material de superfície de átomo de carbono esfoliado de grafite. Método de esfoliação micromecânica, método de crescimento epitaxial, método de deposição de vapor químico e método de redução química de óxido de grafeno são os principais métodos de preparação do grafeno. A condutividade térmica à temperatura ambiente do grafeno suspenso de camada única pode atingir 3000 a 5300W / (m ∙ K)).
Os átomos de carbono têm um arranjo especial. Os materiais de carbono comumente usados possuem uma enorme estrutura e anisotropia de condutividade térmica, ou seja, possuem alta condutividade térmica na direção dos planos dos cristais de grafite, enquanto a condutividade térmica entre os planos dos cristais é muito pequena. A orientação preferida limita sua condutividade térmica na direção da espessura.
No entanto, as vantagens dos materiais de carbono não podem ser ignoradas. Os materiais de gerenciamento térmico que fazem uso de seus freios e contrapesos são especialmente adequados para dissipar calor de componentes com grandes fluxos de calor em pequenos espaços e podem atender aos requisitos de desenvolvimento de componentes eletrônicos de última geração e são de grande importância para o desenvolvimento de indústria moderna, defesa nacional e alta tecnologia.
