Bước Tiến Mới Trong Nghiên Cứu Sợi Carbon Tổng Hợp Graphene Dẫn Nhiệt Cao

By Trumonytech Dính 10 Tháng Bảy, 2022

Tổng quan thị trường

Sợi carbon dẫn nhiệt cao có nhiều ưu điểm như trọng lượng nhẹ, độ bền cao và độ giãn nở nhiệt thấp, được sử dụng rộng rãi làm vật liệu quản lý nhiệt hiệu quả và vật liệu composite bảo vệ nhiệt tiên tiến.

Trong số các hệ thống sợi carbon hiệu suất cao truyền thống, chỉ có sợi carbon dựa trên cao độ mesophase thuộc về sợi carbon dẫn nhiệt cao. Tuy nhiên, ngưỡng kỹ thuật của nó cao, giá cực kỳ đắt đỏ và bị các nước phương Tây như Hoa Kỳ và Nhật Bản cấm vận nghiêm ngặt. Do đó, cần khẩn trương phát triển công nghệ sợi dẫn nhiệt mới để đáp ứng nhu cầu cấp thiết về vật liệu và sản phẩm sợi dẫn nhiệt cao.

Phương pháp và tiến bộ mới

Sự không phù hợp về cấu trúc liên kết giữa chuỗi polyme một chiều và tinh thể than chì hai chiều trong quá trình graphit hóa được điều biến hiệu quả bằng cách đặt trước các tinh thể hạt grapheneoxide 2D quy mô lớn trong tiền chất polyacrylonitrile thương mại. Phương pháp này cải thiện tính đồng nhất của thành phần và cấu trúc sợi, đồng thời thúc đẩy động học graphit hóa của polyme.

Ngoài ra, việc điều chỉnh cấu trúc và sản xuất hàng loạt sợi carbon tổng hợp graphene có độ dẫn nhiệt cao có kích thước vùng tinh thể lớn và mức độ định hướng tinh thể cao cũng được thực hiện. Ngoài ra, cơ chế phân tử graphit hóa các tinh thể hạt tôpô hai chiều được tiết lộ bằng các thí nghiệm và mô phỏng động lực học phân tử.

Độ dẫn nhiệt của sợi carbon tổng hợp graphene có thể đạt tới 850 W/mK, vượt xa sợi carbon dựa trên polyacrylonitrile truyền thống (32 W/mK), đạt đến cấp độ của sợi carbon dựa trên cao độ đặc biệt. Độ dẫn nhiệt cụ thể của nó là 450 mW∙m2/kg∙K, vượt quá nhiều vật liệu sợi (sợi kim loại và sợi carbon truyền thống).

Quan trọng hơn, thông qua khám phá sâu về nguyên tắc biến đổi của quá trình graphit hóa hạt tôpô hai chiều, khả năng chuyển đổi lẫn nhau giữa các vật liệu graphit hóa khó và dễ được xác minh, đồng thời cung cấp một nguyên tắc mới cho thiết kế cấu trúc và chuẩn bị các vật liệu cao cấp khác hiệu suất vật liệu graphite. Công nghệ chuẩn bị sợi dẫn nhiệt cao và chi phí thấp đã được phát triển, có thể thúc đẩy ứng dụng của sợi chức năng trong quản lý nhiệt và lưu trữ năng lượng linh hoạt trong tương lai.