高熱伝導性炭素材料について学ぶ

以前の金属（アルミニウム、銅）ヒートシンクは、高密度、高熱膨張係数、および不純な材料の問題のため、放熱のニーズを満たすことが困難です。 科学技術の急速な発展に伴い、航空宇宙、衛星通信、高速コンピュータなどの分野で熱放散の問題にますます注目が集まっており、熱管理材料に対する要求が高まっています。

炭素材料は、密度が低く、強度が高く、熱伝導率が高く、耐薬品性があるため、以前の金属材料に取って代わり、新世代の高熱伝導率材料になることが期待されています。

炭素材料の熱伝導は、主に格子原子の熱振動によって実現されます。 炭素繊維の種類、マトリックスの種類、密度、比熱容量、黒鉛化度、プリフォーム構造、繊維体積分率、熱処理温度/黒鉛化温度などが炭素材料に影響を与えます。熱伝導率の主な要因。

現在、高熱伝導性炭素材料には主に3つのタイプがあります。

1.ダイヤモンド素材

現在、天然ダイヤモンドは天然素材の中で最も熱伝導率が高いことが知られており、室温での熱伝導率は約2000〜2100W /（m・K）です。 同時に、ダイヤモンドは優れた絶縁体であり、理想的な基板の放熱材料でもあります。 現在、化学蒸着法で作製したダイヤモンドカーボン膜は、高品質、低コストというメリットがあります。

2.グラファイト材料

グラファイトは、6つのプリズム面と2つの密集したベース面で構成されています。 六角形の構造に属し、主に天然黒鉛と人工黒鉛の2つのカテゴリーに分けられます。 室温での通常のグラファイトの熱伝導率はわずか70〜150W /（m・K）ですが、室温での002結晶面上の天然グラファイトの熱伝導率は2200W /（m・K）に達する可能性があります。 表面の熱伝導率も2000W /（m・K）に達しています。

3.グラフェン材料

グラフェン材料は、正六角形に近接して配置された炭素原子の単層で構成される2次元平面構造で構成されています。 ハニカム形状で、グラファイトから剥離した炭素原子表面材料の単層です。 グラフェンの主な調製方法は、マイクロメカニカル剥離法、エピタキシャル成長法、化学蒸着法、酸化グラフェン化学還元法です。 単層浮遊グラフェンの室温熱伝導率は3000〜5300W /（m・K）に達する可能性があります）。

炭素原子には特別な配置があります。 一般的に使用されている炭素材料は、巨大な構造と熱伝導率の異方性を持っています。つまり、グラファイトの結晶面の方向に高い熱伝導率を持ち、結晶面間の熱伝導率は非常に小さいです。 優先配向は、厚さ方向の熱伝導率を制限します。

ただし、炭素材料の利点は無視できません。 チェックとバランスを利用した熱管理材料は、狭いスペースで熱流束の大きい部品から熱を放散するのに特に適しており、次世代の電子部品の開発要件を満たすことができ、現代の産業、国防、ハイテクノロジー。