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导热性

  麻省理工团队发明了超级导热塑料薄膜,其导热性能经过数百次的提升,可以超越金属。

 

MIT团队发明超级导热塑料薄膜,导热性提升数百倍后竟可超越金属

  最近,麻省理工学院的研究团队发明了一种高导热性的聚乙烯薄膜,其中纤维由结晶和无定形区域组成。薄膜的整体导热系数高达6265Wm611K611,是普通聚合物的几百倍,甚至超过了普通金属和陶瓷(作为对比,钢的导热系数约为17Wm611K611)。成功地在高分子导热材料的道路上迈出了一大步。

  研究团队负责人之一陈刚教授表示,“事实证明,这是一个非常艰难的过程。”

  事实上,这一研究结果是基于同一团队在2010年的另一项研究,当时他们发明了一种超细聚乙烯(PE)纤维——。单根纤维的直径只有人类头发的百分之一。3354导热性能优异,比普通PE纤维高300倍,引起了众多电脑处理器厂商和赛车厂商的关注。之后,他们开始尝试扩展研究成果,将一根纤维“连接”成一层薄膜。

  他们必须找到一种制造高导热聚乙烯薄膜的技术,设计和制造测试材料导热性能的设备,然后利用专用设备分析材料的微观结构,找出其工作原理,为未来的改进和扩展奠定基础。

 

什么材料导热系数性能最慢最差

  在单一有机保温材料领域,聚氨酯是最好的一种。按生产工艺可分为现场发泡聚氨酯和工厂预制硬质发泡聚氨酯板。原位发泡聚氨酯是以异氰酸酯和多元醇(组合聚醚或多元醇)为主要原料和添加剂制成的具有隔热防水功能的双组分硬质泡沫材料。

  气凝胶隔热材料;导热率:0.02 W/(米克)

  气凝胶材料被称为世界上最轻的固体材料。它是以纳米二氧化硅气凝胶为主要材料,经过特殊工艺复合而成。其特点是耐高温、低导热、低密度、高强度、环保、耐水、不燃。同时具有优异的隔音、减震性能,已广泛应用于冶金、化工、国防、航空航天等领域,是不可或缺的高效隔热材料。

  真空保温板是一种由无机纤维芯材和高抗气复合膜通过真空包装技术制成,并覆盖有特殊界面砂浆的高效保温板。

 

四个提高聚合物基材料导热性能的要点

  为了弥补这一缺点,可以通过添加填料来改变导热系数,从而加工出力学性能更好的导热高分子复合材料。最后,这些复合材料可以帮助提高电子产品的散热性能,防止电子产品过热,使电子产品具有更好的运行性能和更长的使用寿命。

  虽然影响聚合物基体热导率的因素很多,包括温度、密度、极性基团及其偶极极化程度、材料聚集结构和分子取向效应等。大量研究发现,材料的结晶度和分子链取向对材料的热导率有很大影响。

  因此,为了提高聚合物基体的导热性能,可以通过化学合成的方法制备具有有序结构的聚合物,提高聚合物的结晶度以减少声子散射。根据《自然纳米技术》最后一位学者的研究成果,他们通过电聚合过程将聚合物纤维排列成整齐的阵列,形成了一种新型的热界面材料,导热系数在原来的基础上提高了20倍。除了拉伸技术,超声波场和电磁场也会影响聚合物的结晶和结构,从而影响材料的导热性能。

  进一步研究表明,这些蜘蛛网具有完善的分子结构,包括带有纳米晶体的蛋白质和连接蛋白质分子的弹簧结构。是目前研究人员发现的导热系数最高的有机组织。此外,当这些蜘蛛网被拉伸时,它们的导热性会有所提高

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