افزایش راهنمایی حرارتی رزین ها با افزودن نانوسیم های نقره و نیترید بور - طفره

به گزارش گروه دانشگاه خبرنگاران، یافته های اخیر محققان نشان می دهد که افزودن نانوسیم های نقره (AgNWs) همراه با نانوصفحه های شش ضلعی نیترید بور (BN) به عنوان پرنماینده برای افزایش راهنمایی حرارتی رزین اپوکسی (EP) قابل استفاده هستند.

مواد پلیمری مانند رزین های اپوکسی در مقایسه با سایر مواد، خواص عملکردی رجحان دارند و خواص آن ها را می توان برای برآوردن احتیاج های خاص به وسیله تغییرات ساختاری تغییر داد. یکی از ویژگی های اساسی مواد پلیمری محافظت الکتریکی و انسجام فوق العاده آن ها است. در نتیجه، آن ها به طور گسترده در موتورها، قطعات الکتریکی، LED، هوانوردی و سایر صنایع استفاده می شوند.

با پیشرفت فناوری، ابزار های الکتریکی فشرده می شوند و در عین حال گرمای بیشتری فراوری می نمایند. این افزایش انتشار گرما منبعی بر تجمع گرما است که منجر به کاهش عمر مفید ابزار های الکتریکی می گردد. به همین علت، قابلیت اتلاف حرارتی آن باید بهبود یابد و دمای عملیاتی آن باید در محدوده سالم نگه داشته گردد.

رسانایی حرارتی کم مواد پلیمری کاربرد آن ها را محدود می نماید. در نتیجه، ایجاد یک ماتریس اپوکسی پلیمری با راهنمایی گرمایی و محافظت عالی بسیار مهم است.

در حال حاضر، راهبرد استاندارد انتخاب نانوذرات معدنی خاص با خواص حرارتی برتر به عنوان پرنماینده است که سپس با مواد پلیمری مخلوط می شوند تا کامپوزیت های رسانای دمایی برتر ایجاد نمایند. فلزاتی مانند آلومینیوم، مس و منیزیم و بعلاوه ترکیبات کربن پرنماینده های رایج هستند. با این وجود، رسانایی حرارتی بالای این پرنماینده ها، عایق بودن نانوکامپوزیت را تا حد زیادی کاهش می دهد و استفاده از آن ها را در موتورها، دستگاه های الکترونیکی و ابزار های الکتریکی محدود می نماید.

به علت شبکه بلوری مولکولی متراکم، رسانایی حرارتی برتر، و محافظ الکترومغناطیسی کارآمد، پرنماینده های نیترید به تازگی مورد توجه قرار گرفته اند.

سازگاری نیترید بور (BN) آن را برای طیف وسیعی از اهداف ایده آل می نماید. BN و گرافن می توانند انتقال حرارت جانبی را در سیستم های الکتریکی و الکترونیکی تقویت نمایند و گنجاندن BN در پلیمر ها می تواند رسانایی حرارتی کامپوزیت ها را تا حد زیادی افزایش دهد در حالی که بر کیفیت عایق الکتریکی آن ها تأثیر نمی گذارد.

نتایج نشان می دهد که رزین های دارای پرنماینده های نقره نسبت به سایر مواد، مدول ذخیره سازی بهتری دارند که به علت اتصال عرضی برتر لایه های کامپوزیت و پرنماینده است. این موضوع بعلاوه یک عامل اصلی در افزایش استحکام و یکپارچگی سازه است که منجر به تغییر شکل کم تحت تنش می گردد.

چقرمگی کامپوزیت ها با افزایش میزان AgNWs در پرنماینده های کامپوزیت کاهش می یابد. این مطالعه نشان داد که هر چه میزان AgNWs در پر کردن کامپوزیت ها بیشتر باشد، دمای تجزیه کامپوزیت در همان فاز کمتر می گردد. کامپوزیت هایی که دارای AgNW بیشتری در پرنماینده هایشان بودند، دمای شکست حرارتی کمتری نسبت به کامپوزیت های بدون آن داشتند. از آنجایی که AgNW ها دارای نفوذپذیری حرارتی بسیار بالاتری نسبت به رزین های اپوکسی هستند، گنجاندن BN ظرفیت گرمایی کامپوزیت را افزایش می دهد. هنگامی که AgNW وجود نداشته باشد، نانوالیاف BN در داخل ماتریس ها به هم متصل نمی شوند، و اجازه می دهند گرما به آرامی بین نانوساختار BN جریان یابد و به راحتی از بین برود. این واقعیت که ثابت دی الکتریک کامپوزیت با افزایش غلظت AgNWs کاهش می یابد یک کشف کلیدی بود.

در نتیجه باید گفت که افزودن پرنماینده ها خواص فیزیکی و حرارتی رزین های اپوکسی را افزایش داده و طول عمر بیشتر آن ها را تضمین می نماید.