Elektron qurilmalar, yangi energiya vositalari va LED yoritgichlar kabi yuqori-texnologik sohalarda issiqlikni samarali tarqatuvchi materiallar muhim ahamiyatga ega. An'anaviy polimerlar odatda past issiqlik o'tkazuvchanligiga ega, ular yuqori quvvatli qurilmalarning issiqlik tarqalishi talablariga javob bera olmaydi. Buni hal qilish uchun tadqiqotchilar polimerlarga yuqori{4}}issiqlik o‘tkazuvchanligi-to‘ldiruvchilarni kiritadilar. Bor nitridi (BN) ajoyib issiqlik o'tkazuvchanligi, elektr izolyatsiyasi va kimyoviy barqarorligi tufayli ko'pchilikning e'tiborini tortdi. Biroq, faqat BN plomba moddalarini ishlatish ko'pincha uzluksiz va samarali issiqlik o'tkazuvchanlik yo'llarini shakllantirishni qiyinlashtiradi. Shu sababli, ataylab loyihalash va tartibga solish orqali, ikki jihatdan - "ko'p o'lchovli to'ldiruvchi sinergiya" va "uch o'lchovli tarmoq qurilishi"dan boshlab, nisbatan past to'ldiruvchi yuklarda samarali issiqlik o'tkazuvchanlik tarmog'ini qurish mumkin, bu esa yuqori issiqlik o'tkazuvchanligi.
I. Bor nitridi va koʻp oʻlchovli{1}}toʻldiruvchi birikma
Bitta BN plomba uchun bir xil tuzilish va o'lcham polimerda bo'shliqlar hosil qiladi va havoning yomon issiqlik o'tkazuvchanligi materialning issiqlik ko'rsatkichlarini yaxshilashni cheklaydi. Gibrid plomba moddalaridan foydalanish quyidagi asosiy afzalliklarni beradi:
① Turli shakldagi plomba moddalari orasidagi sinergetik ta'sir polimerning yaxshi mexanik va ishlov berish xususiyatlarini saqlab qolgan holda pastroq plombalarda yuqori issiqlik o'tkazuvchanligiga erishadi;
② Plomba moddalari, shuningdek, materialga otashga chidamlilik va gidrofobiklik kabi boshqa funktsiyalarni ham berishi mumkin.
01 BN nol{1}}oʻlchamli toʻldirgichlar: “nuqta-tekislik” birikmasi
Nol{0}}oʻlchamli toʻldiruvchilar donador. Ikki o'lchovli BN va no-o'lchovli issiqlik o'tkazuvchan plomba moddalari "nuqta-tekislik" usulida birlashtirilib, lamellar orasidagi bo'shliqlarni to'ldiradi, qadoqlash zichligini oshiradi va issiqlik o'tkazuvchanlik tarmoqlarining shakllanishiga yordam beradi. H-BN bilan gibridlangan umumiy nol{5}}oʻlchovli issiqlik oʻtkazuvchan plomba moddalariga kremniy karbid zarralari (SiC), kumush nanozarrachalar (AgNP), alumina zarralari (Al₂O₃) va kremniy zarralari (SiO₂) kiradi.
02 BN bir oʻlchovli{1}}toʻldiruvchi: “chiziq-tekislik” birikmasi
Bir oʻlchovli{0}}toʻldiruvchilar quvurli yoki chiziqli tuzilishga ega. BN va bir-o‘lchovli issiqlik o‘tkazuvchi plomba moddalari polimer matritsasi va h-BNni bog‘lovchi “ko‘prik” vazifasini bajarib, “chiziq-tekislik” usulida birlashadi, ichki issiqlik o‘tkazuvchanlik tarmog‘ini zichroq qiladi, yuzalararo issiqlik qarshiligini pasaytiradi va issiqlik uzatish samaradorligini oshiradi. H-BN bilan gibridlangan umumiy bir oʻlchovli issiqlik oʻtkazuvchan plomba moddalariga uglerod nanotubalari (CNT), kremniy karbid nanosimlari (SiCNW), kumush nanosimlar (AgNW), aramid nanotolalar (ANF) va uglerod tolalari (CF) kiradi.
03 BN ikki oʻlchovli toʻldirgichli-: “tekislik-tekislik” birikmasi
Ikki oʻlchamli{0}}materiallar parchalarga oʻxshash-tuzilishlarga ega. Ikki o'lchovli plomba moddalari bilan birlashtirilgan BN bo'yicha tadqiqotlar asosan grafen oksidiga (GO) qaratilgan. Ikkalasi ham bir-biriga yaqin bog'lanish, yaxshi fonon spektri mosligi va past interfaal issiqlik qarshiligini namoyish etadi, bu esa tekislikdagi issiqlik o'tkazuvchanligini sinergik tarzda oshiradi. To'ldirgichlarning zich o'rami tekislikda ham, tekislikda ham issiqlik o'tkazuvchanligini yaxshilaydi va issiqlik o'tkazuvchanligi anizotropiyasini asta-sekin yo'q qiladi.
04 Ko'p komponentli issiqlik o'tkazuvchan plomba moddalari
H-BN ni bir necha turdagi issiqlik o‘tkazuvchan plomba moddalari bilan gibridlash tadqiqotning faol nuqtasiga aylandi. Issiqlik o'tkazuvchan plombalarning xilma-xilligini ko'paytirish yanada murakkab issiqlik o'tkazuvchanlik yo'llarini yaratadi, tez issiqlik o'tkazuvchanligini ta'minlaydi va materialga olovga chidamlilik va hidrofobiklik kabi bir nechta funktsiyalarni berishi mumkin. Biroq, issiqlik o'tkazuvchan plombalarning turlari ortib borishi bilan, plomba arxitekturasidagi noaniqliklar ham kuchayadi.
II. Uch o'lchovli issiqlik o'tkazuvchanlik tarmoqlarini qurish
Har xil zarracha o'lchamlari va morfologiyalarining kompozit plomba moddalari material ichida issiqlik o'tkazuvchanlik yo'llarining shakllanishiga samarali yordam berishi mumkin bo'lsa-da, plomba moddalarining kiritilishi fazalararo issiqlik qarshiligini oshirishga olib keladi. 3D issiqlik o'tkazuvchanlik tarmog'ini qurish nafaqat plomba moddalari va matritsa o'rtasidagi aloqa maydonini qisqartiradi va interfaal issiqlik qarshiligini pasaytiradi, balki doimiy va barqaror issiqlik o'tkazuvchanlik tarmog'ini o'rnatadi, past plomba yuklarida kompozitning issiqlik o'tkazuvchanligini samarali ravishda yaxshilaydi. Hozirgi vaqtda 3D issiqlik o'tkazuvchanlik tarmoqlarini qurishning to'rtta asosiy usuli mavjud:
01 Shablon usuli: tizimli ravishda boshqariladigan, ishlatish uchun qulay
Shablon usuli kompozitlarda uch o'lchovli tuzilmalarni qurishda keng qo'llaniladi. Uning afzalliklari tarmoq tuzilishi ustidan aniq nazoratni, turli plomba va matritsalarga qo'llanilishini va oddiy ishlashini o'z ichiga oladi. Biroq, u plomba tarkibini sezilarli darajada oshira olmaydi.
Muz shablonlari usuli: 3D issiqlik o'tkazuvchanlik tarmog'ini qurish uchun muz kristallari o'ziga xos yo'nalishlarda o'sadigan suvli eritmalarni yo'nalishli muzlatishdan foydalanadi. Oddiyligi va ishlash qulayligi tufayli keng qo'llaniladi.
Ko'pikli shablon usuli: oddiy shablon sifatida ko'pikdan foydalanadi, asosiy komponent sifatida yuqori-issiqlik o'tkazuvchanligi-bilan plomba moddalari ishlatiladi. Emdirish texnikasi suyuq polimerni oldindan hosil qilingan salbiy-bosimli uch-oʻlchovli tarmoq tuzilishiga singdiradi. Mexanik siqish issiqlik o'tkazuvchanlik tarmog'ini zichlashtiradi va tekislaydi, ko'p funksiyali ilovalar uchun yuqori samarali issiqlik o'tkazuvchan kompozitlarni ishlab chiqaradi.
Qurbonlik shablon usuli: uch oʻlchovli oʻzaro bogʻlangan issiqlik oʻtkazuvchanlik tarmogʻini yaratish uchun dastlabki shablonni olib tashlaydi{0}}. Ko'plab tadqiqotlar issiqlik o'tkazuvchan kompozitlarda 3D tarmoq tuzilmalarini tayyorlash uchun qurbonlik shablonlari sifatida tuz va suvda eriydigan shakar-foydalangan.
02 O'z-o'zini yig'ish-usuli
Asosiy strukturaviy birliklar (molekulalar, nanomateriallar, mikron- yoki undan katta-oʻlchamdagi moddalar) kovalent boʻlmagan oʻzaro taʼsirlar orqali oʻz-oʻzidan tartiblangan tuzilmalarni hosil qiladigan usul. Shablon usuli bilan solishtirganda, u sodda, arzonroq va plomba tarkibining yuqori yuqori chegarasiga imkon beradi. Biroq, u izolyatsiyalash ishiga ta'sir qiladigan bog'lovchi yoki yuqori o'tkazuvchan plomba moddalarini kiritishi mumkin.
03 Issiq{1}}bosish usuli
Issiqlik o'tkazuvchanligi va mexanik kuchini samarali oshirishi mumkin bo'lgan yo'naltirilgan 3D tarmoq strukturasini qurish uchun isitish va bosishdan foydalanadi. Bunga odatda mexanik shovqin orqali erishiladi. Issiq presslash jarayonining parametrlari yuqori darajada sozlanishi{3}}orientatsiyani boshqarish imkonini beradi va u ichki struktura barqarorligini mustahkamlash bilan birga keng turdagi materiallar tizimlariga taalluqlidir.
04 3D chop etish usuli
Yuqori dizayn erkinligi, arzonligi va tez ishlov berish bilan ajralib turadigan{0}}qolipsiz toʻgʻridan-toʻgʻri yozish texnologiyasi. Jarayon davomida eritilgan ekstruziya va kesish oqimi polimer matritsasida BNNS ning yuqori yo'nalishini keltirib chiqaradi, bu esa yaxshi mexanik kuch va issiqlik o'tkazuvchanligini oshiradi. Ushbu texnologiya tadqiqotda ham, sanoat ishlab chiqarishida ham keng qo'llaniladi.
05 Boshqa qurilish usullari
Innovatsion 3D tarmoq qurish texnikasi (masalan, elektrospinning, mexanokimyoviy usullar) mexanik va elektr quvvati kabi boshqa xususiyatlarni yaxshilash bilan birga issiqlik o'tkazuvchanligini sezilarli darajada oshirishi mumkin. Biroq, bu usullarning samaradorligi turlicha bo'lib, ular ko'p qirralilikning yo'qligi yoki talab qilinadigan eksperimental sharoit kabi cheklovlarga duch keladi.