منصة الرسائل والاطاريح: تحضير ودراسة تأثير مواد مضافة هجينة على الخصائص الحرارية والكهربائية لطلاء الايبوكسي

الخلاصة

تعتبر المواد المركبة القائمة على الايبوكسي مواد عازلة مفضلة للعديد من التطبيقات الكهربائية ، مثل لوحات الدوائر المطبوعة وأنظمة عزل الجدار الأرضي للمولد ومحولات الراتينج المصبوب ، على الرغم من أن راتنجات الإيبوكسي هي مواد ذات قيمة عالية في تطبيقات الطلاء والالتصاق ، إلا أن التوصيل الحراري لهذا البوليمر تكون في النطاق المنخفض تتراوح من 0.1 إلى 0.3 واط م • كلفن.ممايجعل الايبوكسي غير مناسب لتطبيقات تبديد الحرارة , يمكن أن تؤدي إضافة دقائق التقوية غير العضوية إلى مادة الإيبوكسي إلى تحسين التوصيل الحراري بشكل كبير ويمكن أن تؤثر أيضًا على الخصائص الميكانيكية للمواد المركبة. يضيف هذا البحث إلى فهمنا لكيفية صنع طلاء من مواد مركبة متناهية الصغر موصل حراريًا وعازلًا للكهرباء مع الحد الأدنى من محتوى التحميل لتحقيق موصلية حرارية عالية وعزل كهربائي فائق ، وقد أوصي بالطلاء الهجين الذي يشتمل على نوعين من الدقائق بأشكال وأحجام مختلفة. نظرًا لقدرة مزيج من الدقائق الموصلة الحرارية على زيادة كثافة التعبئة ، مما يسمح للدقائق الصغيرة باحتلال الفراغ بين الدقائق الكبيرة المجاورة ، يمكن إنشاء شبكات موصلة حراريًا ذات مقاومة حرارية منخفضة باستخدام نسب حشو أقل. في هذه الدراسة ، تم تطوير طلاء جديد واقي من التآكل مع خصائص التبديد للحرارة والعزل الكهربائي الذي يمكن استخدامه لحماية التوربينات في السيارات أو السفن أو الطائرات ، وكذلك في الصناعة الكهربائية والتطبيقات الإلكترونية المتمثلة بوحدة المعالجة المركزية للمركبات ECUs ، ويتم مقارنتها بالخواص الميكانيكية , الحرارية , والكهربائية والاستقطاب الديناميكي الفعال لمواد الطلاء باستخدام الايبوكسي كطور اساس والدقائق النانوية الغير عضوية كطور تقوية . تم توفير خصائص التبديد للحرارة والعزل الكهربائي بواسطة استخدام أوكسيد المغنيسيوم (MgO) ونتريد البورون السداسي (h-BN) ، حيث يوفر MgO عددًا من الخصائص الجذابة ، بما في ذلك العزل الكهربائي ، فضلاً عن كونها منخفضة التكلفة وغير ضارة. وفي الوقت نفسه ، يبدو أن BN على وشك تطوير مواد لاصقة موصلة بدرجة حرارة عالية لتطبيقات الطلاء المبدد للحرارة وعازل للكهرباء أفضل من دقائق الجرافين النانوية. تم تحضير المواد المركبة النانوية والطلاءات النانوية باستخدام طلاء الغمر بالمحلول واستخدام تركيزات مختلفة من الدقائق النانوية (MgO) ، (BN) والدقائق الهجينة (بنسبة 1: 1) مع نسبة الوزن ( 0 ,1 ,3 ,5 ,7 %wt).تم فحص خصائص المواد المركبة النانوية باستخدام((XRD) (FTIR) ،FESEM) ) ، (AFM) والفحوصات الحرارية والكهربائية بالإضافة الى الفحوصات الميكانيكية (اختبار الشد ، اختبار الصدم ، اختبار متانة الكسر ، صلادة Shor D ، اختبار التصاق الانسحاب) واختبار الاستقطاب الديناميكي الفعال , وفحص سمك الطلاء . أظهرت النتائج أن نتائج (FTIR) قد أثبتت عدم وجود تفاعل كيميائي ، وهناك تفاعل فيزيائي فقط بين الدقائق النانوية و بوليمر الايبوكسي. أثبتت نتائج DSC أن هناك زيادة في قيمة Tg وتعزز بنحو 15 ٪ عند 7 ٪ من الدقائق النانوية الهجينة مقارنة بالإيبوكسي النقي ومركبات نانوية أخرى غير هجينة ، مما يشير إلى تحسن في الاستقرار الحراري والخصائص الميكانيكية.في صور AFM ، أظهرت النتائج عند زيادة محتوى التقوية تزداد خشونة المواد المركبة النانوية. وجد أنه تم الحصول على تحسن كبير في الخصائص الحرارية دون تأثير سلبي على الخواص الكهربائية عند إضافة دقائق MgO و BN والدقائق النانوية الهجينة إلى بوليمر الايبوكسي حيث عززت إضافة7 ٪ بالوزن من الدقائق النانوية الهجينة, الموصلية الحرارية بحوالي 95٪ وتحسنت المقاومة الكهربائية حوالي 71٪ مقارنة بالدقائق النانوية غير الهجينة والأيبوكسي النقي. إضافة 7٪ بالوزن من الدقائق النانوية الهجينة حسنت كل من (قوة الشد ،معامل المرونة ، صلادة Shor D ، قوة الصدم ، متانة كسر الشد المضغوط KIC ،متانة الحافة المفردة المنحنية KIIC ، قوة سحب الالتصاق حوالي (19٪ ،37٪،10٪ ، 56٪ ، 68٪ ، 41٪ و 69) ٪) على التوالي ، بالمقارنة مع الايبوكسي النقي و المواد المركبة النانوية الأخرى غير الهجينة.أدت إضافة 7٪بالوزن من الدقائق النانوية الهجينة إلى تعزيز كفاءة التثبيط بحوالي 87٪ مقارنة بالإيبوكسي النقي والمركبات الناوية الاخرى الغير هجينة. في صور FESEM ، تحتوي دقائق MgO النانوية على حجم حبيبي خشن لكن دقائق BN النانوية تظهر حجمًا حبيبي أدق ، كما تم إثبات أن الدقائق النانوية الهجينة قادرة على توفير آليات تقوية فعالة في المواد المركبة الايبوكسية كما هو موضح بواسطة الصور المجهرية FESEM.