氮化硼納米管用于更耐高溫的輕量化航空航天高導(dǎo)熱塑料散熱器

你是否聽過塑料散熱器。導(dǎo)熱性能好的材料通常都是導(dǎo)電性能好的材料，反過來導(dǎo)電性能較差的塑料，其導(dǎo)熱性能一定較差。所以顯然金屬要比塑料的導(dǎo)熱性好。但是，是不是塑料就一定不能用來做散熱器呢？

其實(shí)，國際上早已研發(fā)出多種導(dǎo)熱塑料，其材料的種類多以工程塑料和通用塑料為基材，如

PP、ABS、PC、PA、LCP、PPS、PEEK等，在這些塑料中填充某些金屬氧化物粉末、碳、纖維或陶瓷粉末而成，其典型的熱傳導(dǎo)率范圍為1-20W/m-K，不過為了得到高導(dǎo)熱率而添加了過多的金屬粉末，就會變成具有導(dǎo)電性。以至于無法在某些特定的場合使用。

那為什么導(dǎo)熱塑料還可以做成散熱器呢？它的散熱性能可以和傳統(tǒng)的鋁散熱器媲美么？

事實(shí)上是完全可以的，而且效果更好。

眾所周知，任何散熱器，除了需要快速地把熱量從發(fā)熱源傳導(dǎo)出到散熱器的表面，最后還是要靠對流和輻射把熱量散到空氣中、導(dǎo)熱系數(shù)高，只能解決熱傳遞的問題，而散熱則主要由散熱面積、形狀、自然對流和熱輻射的能力決定，這些幾乎和材料的導(dǎo)熱性無關(guān)。所以只要有一定的熱傳導(dǎo)能力，塑料散熱器照樣可以成為良好的散熱器。


導(dǎo)熱系數(shù)和傳導(dǎo)對流散熱的關(guān)系。圖片來自網(wǎng)絡(luò)

與傳統(tǒng)材料相比，導(dǎo)熱聚合物具有較高的耐屈擾性和拉伸強(qiáng)度，但抗沖擊強(qiáng)度較差，而且固有的熱膨脹系數(shù)可有效減少制件收縮。

目前人們已發(fā)現(xiàn)一種新的材料用于非金屬散熱器，以大連義邦引入的氮化硼納米管（BNNT）為例，它以填料的形式來增強(qiáng)聚合物導(dǎo)熱性能，且氮化硼納米管本身擁有超強(qiáng)的機(jī)械性能（比強(qiáng)度15.714*106N.M/Kg，是鋼鐵的90倍），導(dǎo)熱系數(shù)2400w/(m.k)是銅的6倍，不僅可以增強(qiáng)聚合物導(dǎo)熱性能，還能提升機(jī)械性能，兼具多種性能。

同時塑料本身的導(dǎo)熱系數(shù)較低0.33-0.5Wm-1K-1，添加5wt%氮化硼納米管會使塑料的導(dǎo)熱系數(shù)達(dá)到5w/m.k，得到了10倍以上的提升，此外塑料散熱器它的密度要比鋁輕，鋁的密度是2700kg/m3，而塑料的密度僅為1420kg/m3，差不多為鋁的一半，所以同樣形狀的散熱器，塑料的種類只有鋁的一半，并且，具有成型簡單的優(yōu)勢，制作周期可以縮短20-50%。

此外， 氮化硼是寬帶隙材料（5.5eV）,具有優(yōu)異的物理性質(zhì)和良好的化學(xué)惰性，是制作高可靠性器件與電路的理想電子材料之一。從它可以而取代金屬散熱器，減輕重量又達(dá)到了散熱的效果，適用于在航空航天的電子設(shè)備中，對性能要求極高，同時非導(dǎo)體，可提高熱穩(wěn)定性的同時減輕設(shè)備重量。