اختصاصی بسپار/ پیشرفت­ها برای مدیریت گرما در آمیزه های پلیمری

گروه تولید محتوا در بسپار/ ایران پلیمر افزایش نفوذ وسایل الکترونیکی همراه با رشد در تولید خودروهای برقی (EV)، فرصت‌‌هایی را برای بسپارهای رسانای گرما فراهم آورده است که در این مقاله گزارش شده است.

نیاز به آمیزه‌‌های پلاستیکی رسانای گرما هم‌‌چنان در حال رشد است، که تا حد زیادی به لطف ظهور فناوری‌‌های جدید در حوزه‌‌هایی مانند روشنایی دیودهای ساطع نور (LEDs) و وسایل‌‌نقلیه برقی (EVs) می‌‌باشد. با کوچک‌‌تر شدن دستگاه‌‌های الکترونیکی، نیاز به خنک نگه‌‌داشتن قطعات الکترونیکی حساس درون آن‌‌ها افزایش می‌‌یابد. هم‌‌چنین انتظار می‌رود مدیریت گرما، نقش کلیدی در بهبود کارایی و ایمنی مجموعه‌‌های باتری بزرگ مورد استفاده در خودروهای برقی داشته باشد.

طیف گسترده‌‌ای از افزودنی‌‌ها برای افزایش رسانایی گرمایی پلاستیک‌‌ها، برای هر دو گروه پلاستیک‌‌های گرمانرم و پلاستیک‌‌های گرماسخت در دسترس هستند. با این حال، تامین‌‌کنندگان و آمیزه‌‌کاران متخصص به‌طور یکسان بر اهمیت همکاری در طول زنجیره تامین برای استفاده هر چه بیشتر از آن‌‌ها در حوزه‌‌ای که اغلب به عنوان حوزه فناوری مخرب در نظر گرفته می‌شود، تاکید می‌کنند که در آن دانش یک متخصص اغلب در اولویت قرار دارد.

استفاده از سامانه‌‌های مدیریت گرمایی سبک‌‌وزن و بر پایه بسپار، توجه زیادی را حتی در حالی که اکثر بسپارها دارای رسانایی گرمایی کمی هستند، صرفا به دلیل سایر مزایای ذاتی پلاستیک‌‌ها (عملکرد مکانیکی، انعطاف‌پذیری در طراحی و غیره) به خود جلب کرده است. به طور معمول، رسانایی گرمایی با ترکیب مقادیر زیادی از پرکننده‌‌های رسانای گرمایی افزایش می‌‌یابد، اما یک مبادله آشکار وجود دارد، پرکننده‌‌ها چگالی آمیزه‌‌ها را افزایش می‌‌دهند و فراورش آن‌‌ها را دشوارتر می‌‌کنند. هم‌‌چنین ممکن است پرکننده‌‌ها قابلیت بازیافت را کاهش دهند.

شرکت Colloids، سازنده مستربچ، معتقد است پاسخی به این چالش در انواع محصولات Graphanced خود که خانواده‌‌ای از محصولات مستربچی حاوی گرافن (کربن به شکل دوبعدی با ضخامت تنها یک اتم) می‌‌باشند، دارد. گرافن 200 برابر مستحکم‌‌تر از فولاد (130 گیگاپاسکال) است و سفت و کشسان نیز می‌‌باشد. از همه مهم‌‌تر برای رسانایی گرمایی بسیار زیادی نیز دارد. گرافن گرما را بهتر از فلزاتی مانند مس و نقره هدایت می‌‌کند.

شرکت Colloids بیش از هفت سال است که با دانشگاه Manchester در بریتانیا، جایی که در زمینه گرافن پیشگام بوده، روی چندسازه‌‌های (composite) بسپاری حاوی گرافن تحقیق و توسعه می‌‌کند. این شرکت می‌‌گوید که در توسعه محصولات Graphanced خود با تولیدکنندگان پیشرو گرافن نیز همکاری کرده است.

به‌‌طور کلی مشخص شده است که رسانایی گرمایی گرافن توسط فونون‌‌ها (phonon، فونون یک کوانتوم انرژی است. به برانگیزشِ گردآمدیِ اتم‌ها در یک ساختار بلوری فونون می‌گویند. یا به بیانی ساده‌تر، نوسان‌های هماهنگ همه‌ی‌ِ اتم‌ها در یک ساختار بلوری را فونون می‌گویند. مترجم) محقق می‌‌شود. فونون به عنوان یک کوانتوم یا واحد گسسته (discrete) معین از انرژی مکانیکی ارتعاشی تعریف می‌‌شود (همان‌‌طور که یک فوتون، کوانتومی از انرژی نور یا الکترومغناطیسی می‌‌باشد). با این حال، هنگامی که در یک بستر آمیزه یا چندسازه ترکیب می‌شوند، ریخت‌‌شناسی (morphology) گرافن و سطح مشترک بسیار با بسپار می‌تواند منجر به پراکندگی فونون شود که بر رسانایی گرمایی بالقوه تاثیر منفی می‌گذارد. شرکت Colloids می‌‌گوید انتخاب مناسب گرافن و ریخت‌‌شناسی گرافن برای آزادسازی مزایای بالقوه چندسازه‌‌های بسپاری گرافن بسیار مهم است.

بسپارهای پایه انواع محصولات Graphanced شامل پلی‌‌آمید 6 (PA6)، پلی‌‌آمید 66 (PA66)، پلی‌‌بوتیلن‌‌ ترفتالات (PBT)، پلی‌‌اتیلن ‌‌ترفتالات (PET)، پلی‌‌کربنات (PC)، پلی‌‌الفین‌‌ها، پلی‌‌استایرن (PS)، استایرن ‌‌آکریلونیتریل (SAN) و انواع لاستیک‌‌های گرمانرم (TPE) می‌‌باشد (شکل 1). کار برای تولید مستربچ‌‌های سازگار با بسپارهای پیشرفته‌‌تر مانند پلی‌‌اتر ‌‌اتر کتون (PEEK) و پلی‌‌فنیلن ‌‌سولفید (PPS) در حال انجام است.

برگردان: پدرام ملائکه [email protected]

(ادامه دارد …)

متن کامل این مقاله را در شماره 248 ماهنامه بسپار که در نیمه خرداد 1402 منتشر شده است بخوانید.

در صورت تمایل به دریافت نسخه نمونه رایگان و یا دریافت اشتراک با شماره های ۰۲۱۷۷۵۲۳۵۵۳ و ۰۲۱۷۷۵۳۳۱۵۸ داخلی ۳ سرکار خانم ارشاد تماس بگیرید. نسخه الکترونیک این شماره از طریق طاقچه  و  فیدیبو  قابل دسترسی است.