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鋁合金散熱片里面加入石墨烯導熱性能變化多大

   2021-11-01 9840
導讀

題主的提問,我認為是個好問題!只不過能力有限,還沒有想到過題主說的PE或者改性PE材料做實驗。我們目前能做到的實驗還僅限于傳統導熱材料如:如Ag、Cu 和Al 等、金屬氧化物以及其他非金屬材料(如石墨、炭黑、AlN

題主的提問,我認為是個好問題!只不過能力有限,還沒有想到過題主說的PE或者改性PE材料做實驗。我們目前能做到的實驗還僅限于傳統導熱材料如:如Ag、Cu 和Al 等、金屬氧化物以及其他非金屬材料(如石墨、炭黑、AlN 等)。


大多數金屬材料的抗腐蝕性能差, 需要采用合金和防腐涂層等技術提高金屬的抗腐蝕性能。雖然這樣可以提高金屬的抗腐蝕性能,但是也帶來極大的副作用,就是大大降低材料的導熱性能,因而限制了其在化工等各領域的應用。另外,這些材料價格偏貴,不利于大規模的市場應用,遂在實驗后逐次放棄。


有鑒于此,我們實驗對象落在目前最主流的鋁合金散熱材料上。鋁的導熱系數并不是很高 (237W/mK),金和銀的導熱性能較高,但是價格太高,銅的導熱系數次之 (398W/mK)。這幾個當中,鋁的導熱性能和價格是最低的,是比較理想的選擇。比較接近題主說的導熱不良的物質(僅限于作為比較的金、銀、銅、鋁這四種物質),因此,我們花費了不少精力和物力提升鋁合金制品的導熱性能,經過不懈的努力,最終制作出較為理想的石墨烯鋁制品的散熱片。


最終的實驗結果是:通過模擬測試數據對比,在同一測試條件下,石墨烯復合材料散熱器比鋁合金材料降溫多3-5度左右。



石墨烯鋁散熱片和鋁合金散熱片散熱效果

這個結果是相當令人滿意的。因為石墨烯鋁制品的量化生產后的成本是低于鋁合金制品,且能取得更高的散熱性能。同時具備重量更輕,易于制造,便于構型,具備抗EMI能力,可調整材料阻值,也更環保等優良特性。其中,最滿意的是較好地解決石墨材料在垂直導熱系數上的固有缺陷。




在解決石墨烯+石墨片+鋁的工業化生產后,我們進行了初期制樣。第一批樣品制作好以后,我們很高興地認為可以量化生產以降低生產成本,結果很快迎來問題,我們低估了石墨烯和鋁合金粉末的混合難度,混合均勻性出現紕漏。樣品雖然達到承受1.5M高拋強度測試,但是樣品可以用手較為輕易地掰開。這樣的產品肯定是不能用于市場流通。




這個就是被我掰壞的樣品


在經過多輪測試改進后,工藝得到提升,后續的樣品順利通過強度測試。說的直觀一點,第一批樣片,我們拿給客戶展示的時候,內心都是忐忑的,生怕客戶用手用力揉搓,出現掉渣斷裂的情況。改進后,可以用力地往地上摔了,再也不用擔心“缺鈣”。


這是改進后的石墨烯樣片,可以根據需要定制造型的


目前,已經有汽車行業的客戶打樣,主要是用于顯示屏的散熱模塊。有安防公司接洽,給攝像頭散熱模塊打樣,也已進入到樣品測試階段,等通過測試就可以批量生產。當然,這個產品不僅僅是這些行業可以采用,像是5G基站散熱模塊、服務器散熱模塊、智能家居如掃地機器人、電瓶車行業的充電器散熱模塊、路由器散熱模塊等,都有廣闊的應用前景。


當然,目前能想到的應用場景就這么多,后續要是有別的客戶洽談,估計還能碰撞出新的思想火花,滲透到更多的生活場景中。整日埋頭在實驗室搞研究和改進,和生活比較脫節!這一點不太好,整天想著出去走走見見世面,但就像《海上鋼琴師》里面的1900一樣,最終沒有邁出那一步,走出Virginian號豪華郵輪。希望這個項目穩定后,我可以走出實驗廠房,到處騎行,用相機拍下各處不同的風情。


現在什么石墨烯電池,什么石墨烯保暖衣,什么石墨烯內褲,什么石墨烯取暖器都不斷涌出了,看來這個行業前景有點向好!希望同行們多交流交流,把產業做大做強!共同進步。有批評指正,還望不吝指教。


 
(文/小編)
 
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