用于熱管理的分層導(dǎo)熱聚合物納米復(fù)合面料

由于固體材料的導(dǎo)熱系數(shù)與電氣系統(tǒng)的溫度變化成反比，這就要求導(dǎo)熱材料表現(xiàn)出與溫度相適應(yīng)的熱傳輸能力，并集成到動態(tài)負(fù)載條件的電氣系統(tǒng)的熱管理中。管理電導(dǎo)體中的熱量是滿足能源可持續(xù)使用和電力可靠性需求的一個(gè)主要挑戰(zhàn)，尤其是在電力電子設(shè)備和能源關(guān)鍵型電機(jī)中更為重要。要實(shí)現(xiàn)這些不同的功能，如熱可靠性和電可靠性，就需要合理地設(shè)計(jì)導(dǎo)熱材料的結(jié)構(gòu)。

02、成果掠影

近期，布法羅大學(xué)Shenqiang Ren研究團(tuán)隊(duì)提出了分層導(dǎo)熱納米復(fù)合面料，由納米結(jié)構(gòu)陶瓷共形涂層和混合排列的超高分子量聚乙烯纖維組成，可定制電導(dǎo)體的散熱。混合排列的熱界面具有非常理想的各向異性高導(dǎo)熱系數(shù)，可達(dá)0.98W/mK，介電強(qiáng)度為3.4。此外，電隔熱界面在動態(tài)負(fù)載條件下表現(xiàn)出高性能和可靠的電氣系統(tǒng)。在相同的電負(fù)載下，非均勻陶瓷-聚合物封裝導(dǎo)體的表面溫度比聚合物封裝導(dǎo)體低17.8℃。研究成果以“Hierarchical thermal-conductive polymer nanocomposites for thermal management”為題發(fā)表于《Applied Materials Today》。

圖3 a. 超薄氧化鋁涂層UHMWPE纖維的掃描電鏡及其相應(yīng)的能量色散x射線光譜（EDS）。b.超薄氧化鋁涂層UHMWPE光纖的透射電鏡（TEM）圖像。c.二氧化硅涂層UHMWPE光纖的掃描電子顯微鏡及其相應(yīng)的能量色散x射線光譜（EDS）。d.二氧化硅涂層UHMWPE光纖的透射電鏡（TEM）圖像。e.UHMWPE/二氧化硅異相薄膜。插圖顯示了涂覆在UHMWPE纖維上的二氧化硅納米顆粒組裝。f-g.UHMWPE、UHMWPE/氧化鋁和UHMWPE/二氧化硅的傅里葉變換紅外光譜（FTIR）和熱重分析。

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