В связи с растущим спросом на материалы с высокой теплопроводностью, наполненные теплопроводящие полимерные композиты открывают большие перспективы для будущих применений. Эффективность теплопроводящих композитов во многом зависит от выбора теплопроводящих наполнителей. (Al₂O₃) является распространенным керамическим наполнителем. Благодаря высокой твердости и превосходной теплопроводности, он является популярным выбором для повышения теплопроводности материалов. Al₂O₃ существует во многих кристаллических формах, включая α, γ, δ, η, θ и κ, среди которых α-Al₂O₃ является наиболее стабильной. Его кристаллическая решетка состоит из ионов кислорода, расположенных в гексагональной плотноупакованной структуре, с ионами алюминия, симметрично распределенными в центрах октаэдров, образованных ионами кислорода, что приводит к высокой энергии решетки. Морфология частиц α-Al₂O₃ включает сферические, чешуйчатые, неправильные многогранные и эллипсоидные формы, среди прочих. Различные микроструктуры оказывают существенное влияние на характеристики теплопроводящих материалов. В настоящее время наиболее широко используется сферическая структура оксида алюминия. теплопроводящий наполнитель на рынке.
Уникальные преимущества: “Внутренние свойства”, обусловленные сферической структурой.
Исключительная теплопроводность
Оксид алюминия — это неорганический неметаллический материал с превосходной теплопроводностью. Его сферическая структура дополнительно оптимизирует пути теплопроводности. В композитных материалах сферические частицы могут образовывать более непрерывную и гладкую сеть теплопроводности, тем самым снижая термическое сопротивление. При передаче тепла внутри материала площадь контакта между сферическими частицами относительно велика и более равномерно распределена, что позволяет избежать прерываний теплопередачи, вызванных неправильной формой, большими кромками или зазорами в слоях. Это значительно повышает общую теплопроводность композитного материала.
Выдающаяся диспергируемость
Сферическая структура обеспечивает порошку оксида алюминия превосходную текучесть и диспергируемость. По сравнению с порошками оксида алюминия неправильной формы — такими как хлопья, иглы и комки — сферические частицы демонстрируют меньшее трение между собой и легче равномерно распределяются в матричном материале. Это снижает вероятность агломерации. Такое равномерное распределение обеспечивает непрерывность и однородность теплопроводящей сетки в композитном материале. Следовательно, исключаются колебания теплопроводности, вызванные локальной агломерацией частиц.
Превосходная химическая стабильность и термостойкость
Сферический наполнитель из оксида алюминия обладает исключительной химической стабильностью. Он также устойчив к химическим реакциям с окружающей средой. Его физические и химические свойства остаются стабильными в кислых или щелочных средах, влажных условиях и при длительной эксплуатации. Он не разрушается из-за коррозии, окисления или других факторов. Это обеспечивает долговременную надежность теплопроводящего материала. В то же время он обладает выдающейся термостойкостью, сохраняя структурную целостность и теплопроводность даже в условиях высоких температур.
Процесс подготовки: точное формование из “порошка” в “сферическую” форму.”
Превосходные свойства сферического оксида алюминия обусловлены его точной сферической структурой и контролируемым распределением частиц по размерам. Это стало возможным благодаря хорошо отработанному процессу получения. В настоящее время основными методами получения сферического порошка оксида алюминия являются: пламенное плавление, струйные методы, темплатные методы, аэрозольное разложение, золь-гель метод, гидротермальный метод, метод капельного центрифугирования и шаровое измельчение.
Метод распыления
Метод распыления для получения сферического оксида алюминия включает термическую обработку прекурсора с использованием высокотемпературного источника тепла. Затем продукт сферонизируется за счет поверхностного натяжения. Метод распыления подразделяется на распылительный пиролиз, распылительную сушку и распылительное плавление. Среди них метод распылительного плавления использует радиочастотную индукционную плазму для расплавления твердого оксида алюминия, который затем быстро охлаждается струей для получения сферического оксида алюминия. Этот метод в основном используется для сфероидизации частиц оксида алюминия неправильной формы. Полученный оксид алюминия обладает высокой сферичностью, но размер частиц трудно контролировать, он варьируется от нанометрового до микрометрового масштаба.
Метод пламенного синтеза
В настоящее время на рынке широко используется метод пламенного плавления для получения сферических частиц оксида алюминия. По сравнению с аналогично называемым “методом струйного плавления”, метод пламенного плавления предполагает прямое впрыскивание порошка оксида алюминия неправильной формы в пламя, где порошок плавится, образуя сферы. Этот процесс прост и имеет преимущества в плане контроля затрат по сравнению с методом плазменной струи. Полученные сферические изделия обладают высокой теплопроводностью, хорошей сферичностью и контролируемым размером частиц.
Метод шаблона
Метод получения сферической оксида алюминия с использованием шаблонов сначала требует наличия основного шаблона. Вокруг основного шаблона наносится слой микросфер с оболочкой, после чего основной шаблон удаляется с помощью физико-химических методов. Конечным продуктом являются полые микросферы. В зависимости от характеристик и ограничений самих шаблонов этот метод обычно классифицируется на методы с использованием жестких и мягких шаблонов.
Метод разложения аэрозолей
Метод аэрозольного разложения для получения сферических частиц оксида алюминия в основном использует жидкие алкоголаты алюминия в качестве сырья. Для испарения алкоголатов алюминия применяется высокотемпературный гидролиз. Затем проводится сушка или высокотемпературная обработка для получения сферического порошка оксида алюминия. Частицы, полученные этим методом, находятся в нанодиапазоне, и в настоящее время этот процесс не имеет промышленного применения.
Золь-гель метод
Золь-гель метод включает гидролиз или полимеризацию неорганических солей с образованием прекурсоров. После промывки спиртом, выдержки и термической обработки получают порошок оксида алюминия. Поскольку в этом методе используются органические растворители и поверхностно-активные вещества, полученный порошок оксида алюминия обладает сферичностью, близкой к 100%, а размеры частиц варьируются от микрометра до миллиметра. Недостатком этого метода является сложность разделения и сушки порошка оксида алюминия.
Гидротермальный метод
Гидротермальный метод получения сферических частиц оксида алюминия использует соли алюминия в качестве сырья. В условиях высокой температуры и высокого давления материал растворяется и перекристаллизуется, образуя сферические частицы оксида алюминия. Порошок оксида алюминия, полученный гидротермальным методом, обладает высокой чистотой, имеет контролируемую форму и не образует агломераций. Однако этот метод требует создания высокотемпературной и высокодавленной среды и в значительной степени зависит от специализированного оборудования.
Метод капельного шара
Первым этапом получения сферических частиц оксида алюминия капельным методом является приготовление чистого золя оксида алюминия. Начиная с кислого чистого золя оксида алюминия, его капают в масляный слой; в качестве гелеобразующего агента используется ГМТА (гексаметилентетрамин) или смесь мочевины и ГМТА. Полученный материал затем выдерживают, сушат и прокаливают для образования сферических частиц.
Шаровая мельница
Процесс шарового измельчения включает в себя подачу сырья в шаровую мельницу. шаровая мельница, где они измельчаются и перемешиваются мелющими частицами, превращая крупные частицы в ультрадисперсные порошки. Механическое шаровое измельчение может использоваться для получения сферических изделий из оксида алюминия с различными размерами частиц. Этот метод отличается простым и надежным оборудованием, облегчает серийное производство и обладает большим потенциалом для будущего роста рынка.
Рост популярности электромобилей приводит к резкому увеличению спроса на сферический глинозем.
На фоне глобальной тенденции к электрификации автомобилей ведущие автопроизводители как внутри страны, так и за рубежом наращивают стратегические инвестиции в автомобили на новых источниках энергии. Сектор автомобилей на новых источниках энергии вступил в фазу быстрого роста, обусловленного рыночным спросом. Китайский рынок автомобилей на новых источниках энергии продолжает быстро расширяться. Теплопроводящие материалы, такие как теплопроводящие материалы и теплопроводящие клеи, используются в батареях, электронных блоках управления и электродвигателях автомобилей на новых источниках энергии. Ожидается, что это приведет к росту спроса на сферические наполнители из оксида алюминия.
Электронное управление (E-Control):
Для снижения теплового сопротивления между источником тепла и контуром охлаждения необходимо улучшить теплопроводность модуля. Поэтому на жесткий стык между модулем IGBT и радиатором обычно наносят слой термопасты.
Заполнение зоны контакта термопастой или аналогичными материалами обеспечивает полный контакт между источником тепла и радиатором. Это значительно снижает тепловое сопротивление на границе раздела, заметно улучшает рассеивание тепла и, следовательно, эффективно уменьшает электрические потери.
Приводные двигатели:
В приводных двигателях статор используется для создания вращающегося магнитного поля и обычно полностью заливается высокотеплопроводным клеем. Это снижает тепловое сопротивление между обмотками и сердечником статора и улучшает теплопроводность изоляционной системы. Повышение температуры двигателя может быть снижено примерно на 10–18 °C, что повышает надежность и безопасность его работы.
Сектор силовых батарей:
Аккумуляторные батареи являются “сердцем” электромобилей. Контроль и управление температурным режимом напрямую влияют на общую производительность и безопасность автомобиля. В настоящее время такие наполнители, как гидроксид алюминия, угловатый оксид алюминия и сферический оксид алюминия, соответствуют требованиям к теплопроводности. Однако производители аккумуляторных батарей предъявляют чрезвычайно строгие требования к безопасности, а конструкции аккумуляторных модулей и методы отвода тепла значительно различаются. После всесторонней оценки сферический оксид алюминия стал предпочтительным вариантом. Он стал основным теплопроводящим наполнителем, идеально сочетающим в себе высокие требования к теплопроводности и огнестойкости.
Заключение
Сферический оксид алюминия, являясь ключевым материалом в области теплопроводящих наполнителей, выделяется своими уникальными структурными преимуществами, превосходными эксплуатационными характеристиками и широким спектром применения. Он играет незаменимую роль в развитии высокотехнологичных отраслей промышленности. Благодаря непрерывной оптимизации производственных процессов и постоянным прорывам в технологиях функционализации, сферический оксид алюминия готов продемонстрировать свою ценность в еще более широком спектре областей. Он также обеспечит прочную материальную основу для развития технологий терморегулирования.
“Спасибо за прочтение. Надеюсь, моя статья вам поможет. Пожалуйста, оставьте комментарий ниже. Вы также можете связаться со службой поддержки Zelda Online по любым дополнительным вопросам.».
— Опубликовано Эмили Чен
“
