Conduttività termica di gomma siliconica
Introduzione
La gomma silicone è ampiamente riconosciuta per le sue eccellenti proprietà termiche, rendendolo un materiale di scelta in varie applicazioni di gestione termica. A differenza delle gomme convenzionali, la gomma silicone offre caratteristiche termiche uniche che possono essere su misura per soddisfare requisiti di ingegneria specifici. Questo articolo esamina la conduttività termica della gomma siliconica, i suoi fattori di influenza, i metodi di misurazione e le applicazioni pratiche.
Conduttività termica di gomma siliconica
Definizione e valori tipici
La conduttività termica (λ) si riferisce alla capacità di un materiale di condurre calore, misurata in watt per metro-kelvin (w\/m · k). La gomma siliconica mostra in genere conducibilità termica nell'intervallo di:
0.15-0.3 W/m·Kper gomma siliconica standard non riempita
0.5-5.0 W/m·Kper formulazioni termicamente migliorate
Confronto con altri materiali
| Materiale | Conducibilità termica (W\/M · K) |
|---|---|
| Gomma silicone standard | 0.15-0.3 |
| Silicone termicamente conduttivo | 0.5-5.0 |
| Alluminio | 205 |
| Rame | 401 |
| Gomma naturale | 0.13-0.16 |
Fattori che influenzano la conduttività termica
1. Materiali di riempimento
La conduttività termica della gomma siliconica può essere significativamente migliorata attraverso l'aggiunta di:
Filler ceramici(Al₂o₃, bn, aln): 1-3 w\/m · k
Filler metallici(Ag, particelle di Cu): fino a 5 W\/M · K
Filler a base di carbonio(Grafite, CNTS): 2-4 w\/m · k
2. Composizione della matrice polimerica
La base PDMS (polidimetilsilossano) ha in genere una bassa conducibilità intrinseca
La densità del reticolo influisce sull'efficienza del trasporto di fononi
3. Dipendenza dalla temperatura
La conduttività generalmente aumenta con la temperatura
Le transizioni di fase possono verificarsi a temperature estreme
4. Condizioni di elaborazione
Cura della temperatura e del tempo
Qualità di dispersione di riempimento
Orientamento dei riempitivi anisotropi
Tecniche di misurazione
1. Metodi a stato stazionario
Piastra calda protetta (ASTM C177)
Misuratore di flusso di calore (ASTM E1530)
2. Metodi transitori
Hot Disk (ISO 22007-2)
Analisi del flash laser (ASTM E1461)
3. Metodi comparativi
Comparatore termico
Sorgente di linea transitoria
Applicazioni di gomma silicone termicamente conduttiva
1. Gestione termica elettronica
Materiali di interfaccia termica (TIMS)
Calcini di calore
Componenti di raffreddamento a LED
2. Sistemi automobilistici
Gestione termica della batteria
Isolamento elettronico di potenza
Componenti del motore elettrico
3. Settore energetico
Incapsulamento del modulo fotovoltaico
Isolamento della trasmissione di potenza
Componenti del trasformatore
4. Attrezzature industriali
Isolamento dell'elemento di riscaldamento
Guarnizioni dell'attrezzatura di processo
Sigilli ad alta temperatura
Recenti sviluppi
1. Siliconi nanocompositi
Incorporazione di nanotubi di grafene e carbonio
Sistemi di riempimento ibrido per prestazioni ottimizzate
2. Materiali termici anisotropi
Capacità di trasferimento di calore direzionale
Strutture di riempimento allineate verticalmente
3. Materiali di cambio di fase
Compositi di silicone che regolano la temperatura
Applicazioni di accumulo di energia