Fig. 1. Esquema de PVA / fBN con diferentes acoplamientos de SCA. Crédito:CHENG Hua
Un equipo de investigación del Instituto de Física del Estado Sólido, Los Institutos de Ciencias Físicas de Hefei han realizado un estudio sobre la conductividad térmica de los compuestos. Descubrieron que la conductividad térmica (TC) de la película compuesta de poli (alcohol vinílico) / nitruro de boro podría regularse a nivel molecular mediante acoplamiento covalente.
La mejora de la TC de los materiales compuestos de embalaje a base de polímeros es de gran importancia para la gestión térmica de la electrónica. La interfaz entre los rellenos y la matriz de polímero es el cuello de botella de la transferencia de calor en el material compuesto.
La unión covalente ofrece uniones permanentes entre rellenos y polímeros, restringir efectivamente la correspondiente dispersión de fonones, disminuyendo así la resistencia térmica interfacial. Sin embargo, las moléculas introducidas envueltas alrededor de los rellenos pueden actuar posiblemente como barreras térmicas. Por lo tanto, Es importante aclarar el efecto de los agentes de acoplamiento de silano (SCA) sobre el TC del material compuesto.
Para abordar el problema, El equipo investigó sistemáticamente el efecto de tres tipos de SCA en el TC de poli (alcohol vinílico) / nitruro de boro funcionalizado (PVA / fBN).
Los resultados mostraron que las moléculas de SCA con cadena lateral corta, es decir, vinil trietoxisilano y tetraetil ortosilicato, aumentó el TC del polímero compuesto, con valor máximo de 1.636 W / m · K, que fue el 337,3% del de PVA / fBN.
Fig.2 (a) TC de los compuestos con diferentes SCA y varias cargas de SCA, (b) función de distribución radial (RDF) del sistema PVA-SCAs-fBN equilibrado. Crédito:CHENG Hua
Fig. 3. (a) Evolución de la temperatura con el tiempo transcurrido y (b) imágenes térmicas infrarrojas de los composites con carga de 0.007mol SCA, (c) configuración de la medición de temperatura del LED y (d) evolución de la temperatura de trabajo de la lámpara LED con sustrato de película compuesta (que se muestra en el recuadro) de una carga de 0,007 moles de SCA. Crédito:CHENG Hua
A diferencia de, El 3-glicidoxipropiltrimetoxisilano con cadena lateral larga disminuyó el TC al 54,4% del de PVA / fBN.
Integrado con simulaciones atomísticas, Se puede concluir que el número de moléculas de Si-O-R hidrolizables de SCA afecta el TC del compuesto PVA-fBN mediante el control del grado de autocondensación de los SCA. La cadena lateral larga de SCA mejora el desorden de la estructura molecular vecina, limitar la transferencia de fonones.
La relación intrínseca revelada entre el TC del compuesto y la estructura molecular de los SCA proporcionaría una nueva perspectiva para comprender el TC regulado por enlace covalente del sistema polímero / relleno.
Este estudio guiará el diseño de materiales de gestión térmica a nivel molecular, apoyando aún más el desarrollo de la electrónica avanzada.
