p Fig. 1. Esquema de PVA / fBN com diferentes acoplamentos de SCAs. Crédito:CHENG Hua
p Uma equipe de pesquisa do Instituto de Física do Estado Sólido, O Hefei Institutes of Physical Science conduziu um estudo sobre a condutividade térmica de compósitos. Eles descobriram que a condutividade térmica (TC) do filme composto de poli (álcool vinílico) / nitreto de boro poderia ser regulada no nível molecular por acoplamento covalente. p O aprimoramento de TC de compósitos de embalagem à base de polímero é de grande importância para o gerenciamento térmico de eletrônicos. A interface entre os enchimentos e a matriz polimérica é o gargalo da transferência de calor no material composto.
p A ligação covalente oferece ligações permanentes entre enchimentos e polímeros, restringindo efetivamente a dispersão correspondente de fônons, diminuindo assim a resistência térmica interfacial. Contudo, as moléculas introduzidas enroladas ao redor dos enchimentos podem, possivelmente, atuar como barreiras térmicas. Assim, esclarecer o efeito dos agentes de acoplamento de silano (SCAs) no TC do composto é importante.
p Para resolver o problema, a equipe investigou sistematicamente o efeito de três tipos de SCAs no TC de poli (álcool vinílico) / nitreto de boro funcionalizado (PVA / fBN).
p Os resultados mostraram que as moléculas de SCAs com cadeia lateral curta, isto é, vinil trietoxissilano e tetraetil ortossilicato, aumentou o TC do polímero composto, com valor máximo de 1,636 W / m · K, que foi 337,3% do PVA / fBN.
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p Fig. 2. (a) TC dos compósitos com diferentes SCAs e vários carregamentos de SCAs, (b) função de distribuição radial (RDF) do sistema PVA-SCAs-fBN equilibrado. Crédito:CHENG Hua
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p Fig. 3. (a) Evolução da temperatura com o tempo decorrido e (b) imagens térmicas infravermelhas dos compósitos com carregamento de SCAs de 0,007mol, (c) configuração da medição de temperatura do LED e (d) evolução da temperatura de trabalho da lâmpada LED com substrato de filme composto (mostrado na inserção) de carregamento de SCAs de 0,007 mol. Crédito:CHENG Hua
p Em contraste, 3-glicidoxipropiltrimetoxissilano com cadeia lateral longa diminuiu o TC para 54,4% do PVA / fBN.
p Integrado com simulações atomísticas, pode-se concluir que o número de Si-O-R hidrolisável das moléculas de SCAs afeta o TC do compósito PVA-fBN por meio do controle do grau de autocondensação dos SCAs. A longa cadeia lateral de SCAs aumenta o distúrbio da estrutura molecular vicinal, limitando a transferência de fônons.
p A relação intrínseca revelada entre o TC do composto e a estrutura molecular dos SCAs forneceria uma nova perspectiva para entender o TC regulado por ligação covalente do sistema polímero / enchimento.
p Este estudo orientará o projeto de material de gerenciamento térmico em nível molecular, apoiando ainda mais o desenvolvimento de eletrônicos avançados.
