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微晶材料丨解析石墨散热材料的原理和运用

微晶材料丨解析石墨散热材料的原理和运用

  • 分类:行业动态
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  • 来源:
  • 发布时间:2022-06-01
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【概要描述】WJ-5076石墨烯散热涂料不仅可以应用于家电、暖通、工业设备的散热部件,如空调散热器、家电散热器、采暖系统散热器、LED灯具散热器、热交换设备散热器等,还可以涵盖碳钢、不锈钢、铝材、铜等基材。

微晶材料丨解析石墨散热材料的原理和运用

【概要描述】WJ-5076石墨烯散热涂料不仅可以应用于家电、暖通、工业设备的散热部件,如空调散热器、家电散热器、采暖系统散热器、LED灯具散热器、热交换设备散热器等,还可以涵盖碳钢、不锈钢、铝材、铜等基材。

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随着电子器材以及产品向高集成度、高运算范畴的发展,耗散功率随之倍增,散热日益成为一个亟待解决的难题。今天跟大家一起来了解石墨散散热材料及原理运用。

一、关于散热

传统的导热资料大部分为金属(Ag、Cu、Al等)、金属氧化物(BeO、Al2O3、Fe2O3等)、以及其他非金属资料(炭黑、石墨、AlN等),一直以来,在电子器材和产品散热等范畴,铜质、铝质等传统散热资料都被运用;近年来兴起的石墨烯资料,凭借其优异的导热特性、快速散热特性(与空气对流)以及质轻柔韧等特性,被认为是一类具有竞争力的散热材料。

二、石墨烯散热的原理

石墨烯是一种由碳原子以sp²杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料。石墨烯具有优异的光学、电学、力学特性,在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景,被认为是一种未来革命性的材料。

1、热性能

石墨烯具有非常好的热传导性能。纯的无缺陷的单层石墨烯的导热系数高达5300W/mK,是目前为止导热系数最高的碳材料,高于单壁碳纳米管(3500W/mK)和多壁碳纳米管(3000W/mK)。当它作为载体时,导热系数也可达600W/mK。此外,石墨烯的弹道热导率可以使单位圆周和长度的碳纳米管的弹道热导率的下限下移。

2、力学特性

石墨烯是已知强度最高的材料之一,同时还具有很好的韧性,且可以弯曲,石墨烯的理论杨氏模量达1.0TPa,固有的拉伸强度为130GPa。而利用氢等离

子改性的还原石墨烯也具有非常好的强度,平均模量可大0.25TPa。 由石墨烯薄片组成的石墨纸拥有很多的孔,因而石墨纸显得很脆,然而,经氧化得到功能化石墨烯,再由功能化石墨烯做成石墨纸则会异常坚固强韧。

3、光学特性

石墨烯具有非常良好的光学特性,在较宽波长范围内吸收率约为2.3%,看上去几乎是透明的。在几层石墨烯厚度范围内,厚度每增加一层,吸收率增加2.3%。

大面积的石墨烯薄膜同样具有优异的光学特性,且其光学特性随石墨烯厚度的改变而发生变化。这是单层石墨烯所具有的不寻常低能电子结构。室温下对双栅极双层石墨烯场效应晶体管施加电压,石墨烯的带隙可在0~0.25eV间调整。施加磁场,石墨烯纳米带的光学响应可调谐至太赫兹范围。

在热力学中,石墨散热器中的石墨烯散热膜的散热包含传导Conduction、对流Convection和辐射Radiation等几种办法。详细举例而言,CPU散热片底座与CPU直接触摸带走热量的办法就归于热传导;常见的散热风扇带动气体流动即热对流;热辐射指的是依靠射线辐射传递热量。一般情况下(400摄氏度以下),散热系统中主要依赖的还是热传导和热对流,其间热传导主要与散热器资料的导热系数和热容有关,热对流则主要与散热器的散热面积有关。

WJ-5076是合肥微晶材料科技专门研发的一款耐高温热辐射涂料/散热涂料,本产品涂 装薄,形成的涂膜稳定性好,可在300℃以上的环境中长期使用而不发生脱 落、黄变、开裂等现象。本涂料中添加的石墨烯提高了涂膜的红外热辐射效 果,也改善了部件涂装后的散热性能,更使得部件的耐腐蚀、耐高温等性能有了显著提升。

产品物理性能:

序号

测试项目

测试条件/方式

WJ-5076

1

颜色

目测

灰色

2

粘度

25±0.5℃,Brookf eld (3#,60rpm)

650CP

3

比重

25±0.5℃,QBB比重杯

1.10±0.10

4

溶剂

____

5

固含

150℃*10min+280℃*10min

23.00±1.00%

6

使用期限

25℃

6个月

产品特点:

石墨烯水性分散技术:将高质量石墨烯分散在水性树脂中制备成水性热辐射涂料

高红外热辐射率:红外热辐射率高达0.95

热交换效能优异:热辐射效果提升超过10倍,热传递效率提升70%~80%

涂层机械性能好:附着力0级,抗-20℃~150℃冷热冲击

耐温性佳:最高耐受300℃,长期使用不脱落、不黄变、不开裂

施工方式多样:适用喷涂工艺,也可浸涂、刮涂、刷涂、辊涂

可选底材丰富:常见金属、陶瓷、塑料基材均可施工

应用案例:

WJ-5076石墨烯散热涂料不仅可以应用于家电、暖通、工业设备的散热部件,如空调散热器、家电散热器、采暖系统散热器、LED灯具散热器、热交换设备散热器等,还可以涵盖碳钢、不锈钢、铝材、铜等基材。

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