Silan regulerer termisk ledningsevne af kompositter på molekylært niveau

Et forskerhold fra Institute of Solid State Physics, Hefei Institutes of Physical Science har gennemført en undersøgelse af termisk ledningsevne af kompositter. De fandt ud af, at termisk ledningsevne (TC) af poly (vinylalkohol)/bornitrid -kompositfilm kunne reguleres på molekylært niveau ved kovalent kobling.

TC-forbedring af polymerbaserede emballagekompositter er af stor betydning for termisk styring af elektronik. Grænseflade mellem fyldstoffer og polymermatrix er flaskehalsen for varmeoverførslen i kompositmaterialet.

Kovalent limning tilbyder permanente vedhæftninger mellem fyldstoffer og polymerer, effektivt begrænser den tilsvarende spredning af fononer, dermed faldende grænseflade termisk modstand. Imidlertid, de introducerede molekyler indpakket på fyldstoffernes omgivelser kan muligvis fungere som termiske barrierer. Dermed, afklaring af virkningen af ​​silankoblingsmidler (SCA'er) på kompositens TC er af betydning.

For at løse problemet, teamet undersøgte systematisk effekten af ​​tre slags SCA'er på TC af poly (vinylalkohol)/funktionaliseret bornitrid (PVA/fBN).

Resultaterne viste, at SCAs -molekyler med kort sidekæde, dvs. vinyltriethoxysilan og tetraethylorthosilicat, øget TC for sammensat polymer, med en maksimal værdi på 1.636 W/m · K, hvilket var 337,3% af PVA/ fBN.

I modsætning, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilan med lang sidekæde reducerede TC til 54,4% af PVA/ fBN.

Integreret med atomistiske simuleringer, det kan konkluderes, at antallet af hydrolyserbare Si-O-R af SCA'er-molekyler påvirker TC af PVA-fBN-komposit ved at kontrollere selvkondensationsgraden af ​​SCA'er. Den lange sidekæde af SCA'er forbedrer lidelsen i den vicinale molekylære struktur, begrænsning af overførsel af fononer.

Det afslørede iboende forhold mellem TC af den sammensatte og molekylære struktur af SCA'er ville give et nyt perspektiv for at forstå den kovalente bindingsregulerede TC af polymer/fyldstofsystemet.

Denne undersøgelse vil guide termisk ledelsesmaterialedesign på molekylært niveau, understøtter yderligere udviklingen af ​​avanceret elektronik.