构造3D打印的聚烯复合材料与垂直对齐的中相基碳纤维,以提高通过平面的导热性和机械性能

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 聚合物复合材料 聚合物复合材料
• 热管理 热管理

背景情况:

• 在导热聚合物基复合材料 (TPMC) 中,垂直对齐的结构对于电子产品的散热至关重要.
• 在TPMC中现有的二维填充剂 (例如化,石墨烯) 通常会损害机械性能.
• 碳纤维 (CF) 增强聚烯 (PP) 复合材料提供了改善热性能和机械性能的潜力.

研究的目的:

• 使用3D打印来制造垂直对齐的CF/PP复合材料,以提高热管理.
• 为了研究印刷方向对导热率和机械性能的影响.
• 为改善电子包装和电池热管理中的散热提供一个具有成本效益的方法.

主要方法:

• 利用3D打印在聚烯 (PP) 基板内创建垂直对齐的碳纤维 (CF) 结构.
• 研究了在印刷过程中剪切和压缩效应对CF对齐的影响.
• 采用热压 PP 基板,以最大限度地减少收缩和扭曲.
• 通过平面导热率 (TC),拉伸强度和冲击强度的特征.

主要成果:

• 在21%的CF负载下实现了3.61W m-1 K-1的透平面TC,明显高于水平打印的部件和整洁的PP.
• 证明了出色的抗拉强度 (40.16 MPa) 和冲击强度 (28.17 kJ m-2),性能优于水平打印的零件.
• 垂直打印的散热器显示了与商业部件相比较的表面温度,表明了优越的散热.
• 模拟证实了异型设计在提高导热率方面的有效性.

结论:

• 通过3D打印成功制造了垂直对齐的CF / PP复合材料,具有增强的热和机械性能.
• 开发的方法为先进的热管理解决方案提供了一种简单且具有成本效益的方法.
• 该材料在电子包装和电池热管理领域的应用方面显示出显著的前景.