Ketahui tentang bahan karbon kekonduksian haba yang tinggi

Sinki haba logam (aluminium, kuprum) sebelum ini sukar untuk memenuhi keperluan pelesapan haba kerana masalah ketumpatan tinggi, pekali pengembangan haba yang tinggi, dan bahan tidak tulen. Dengan perkembangan pesat sains dan teknologi, aeroangkasa, komunikasi satelit, komputer berkelajuan tinggi dan bidang lain semakin memberi perhatian kepada isu pelesapan haba, dan keperluan yang lebih tinggi untuk bahan pengurusan haba dikemukakan.

Oleh kerana ketumpatannya yang rendah, kekuatan tinggi, kekonduksian haba yang tinggi dan rintangan kimia, bahan karbon dijangka menggantikan bahan logam sebelumnya dan menjadi generasi baharu bahan kekonduksian haba yang tinggi.

Pengaliran haba bahan karbon terutamanya direalisasikan oleh getaran haba atom kekisi. Jenis gentian karbon, jenis matriks, ketumpatan, kapasiti haba tentu, darjah grafitisasi, struktur prabentuk, pecahan isipadu gentian, suhu rawatan haba/suhu grafitasi, dll. mempengaruhi bahan karbon Faktor utama kekonduksian terma.

Pada masa ini, terdapat terutamanya tiga jenis bahan karbon kekonduksian haba yang tinggi:

1. Bahan berlian

Pada masa ini, diketahui bahawa berlian asli mempunyai kekonduksian terma tertinggi di antara bahan semula jadi, dan kekonduksian terma suhu biliknya adalah kira-kira 2000 hingga 2100W/(m∙K). Pada masa yang sama, berlian juga merupakan penebat yang baik dan bahan pelesapan haba substrat yang ideal. Pada masa ini, filem karbon berlian yang disediakan dengan kaedah pemendapan wap kimia mempunyai kelebihan kualiti tinggi dan kos rendah.

2. Bahan grafit

Grafit terdiri daripada enam muka prisma dan dua muka tapak padat rapat. Ia tergolong dalam struktur heksagon dan terutamanya dibahagikan kepada dua kategori: grafit semula jadi dan grafit buatan. Kekonduksian terma grafit biasa pada suhu bilik hanya 70 hingga 150W/(m∙K), manakala kekonduksian terma grafit semula jadi pada satah kristal 002 pada suhu bilik boleh mencapai 2200W/(m∙K). Kekonduksian terma pada permukaan juga telah mencapai 2000W/(m∙K).

3. Bahan grafena

Bahan graphene terdiri daripada struktur satah dua dimensi yang terdiri daripada satu lapisan atom karbon yang disusun rapat dalam heksagon biasa. Ia adalah bentuk sarang lebah dan merupakan satu lapisan bahan permukaan atom karbon yang dikelupas daripada grafit. Kaedah pengelupasan mikromekanikal, kaedah pertumbuhan epitaxial, kaedah pemendapan wap kimia dan kaedah pengurangan kimia graphene oksida adalah kaedah penyediaan utama graphene. Kekonduksian terma suhu bilik graphene terampai satu lapisan boleh mencapai 3000 hingga 5300W/(m∙K) ).

Atom karbon mempunyai susunan khas. Bahan karbon yang biasa digunakan mempunyai struktur besar dan anisotropi kekonduksian terma, iaitu, ia mempunyai kekonduksian haba yang tinggi ke arah satah kristal grafit, manakala kekonduksian terma antara satah kristal adalah sangat kecil. Orientasi pilihan mengehadkan kekonduksian termanya dalam arah ketebalan.

Walau bagaimanapun, kelebihan bahan karbon tidak boleh diabaikan. Bahan pengurusan haba yang menggunakan semakan dan imbangannya amat sesuai untuk menghilangkan haba daripada komponen dengan fluks haba yang besar dalam ruang kecil, dan boleh memenuhi keperluan pembangunan komponen elektronik generasi akan datang, dan sangat penting untuk pembangunan industri moden, pertahanan negara dan teknologi tinggi.