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im电竞app:接地气系列G之一:石墨烯粉体散热涂料

发布时间:2022-05-03 10:54:42 g来源:im电竞app官网 作者:im电竞app下载

  如果各位没有看过高分子涂料可以达到那么高的热导率,那现在就可以让各位一饱眼福,我的指导教授就我把这篇文献发一发吧,我还在做基本表征数据呢。补上

  自己有材料就是可以傲嬌,我思索熱阻公式:R = L╱K,意即膜厚越小、則R越小,即K越大。第一次噴塗厚度在100-120微米,這次我來挑戰最小膜厚,也許受限於多層石墨烯及橫向尺度為20微米的制約下,涂层也只能達到40微米以上膜厚。

  接着我们使用Hot Disk TPS2500S,TPS法不仅适用于量测各类均质材料及异方向性同轴结构材料,从低热导泡材料材到高热导金属材料也都可进行测试,可同步量测出材料的热传导值 (thermal conductivity)、热扩散值、热容、可依照应用分为许多测试模块,可分析块体、薄膜、片状高热导及异方向性材料,亦可分析不同型态样品:液状、膏状、胶状、粉状等样品热传导系数。

  目前,Hot Disk的TPS测试方式中,已能针对多种一般无法测试热传导的材料进行测试(例如:奈米水溶液、高分子薄膜等特殊材料),且拥有可同时测得X、Y轴方向及Z轴方向的异方向性热传导测试。下面是我们得到 Z 轴的测试数据。

  各位千万不要忘记这还是在5 wt%下的表现,如果我再加到10 wt%以上不就逆天了,请拭目以待吧。

  现在内心还是很激动的。跟大部分中国从事石墨烯的企业不同,我是学理工出身的材料人,对于从自己说出的话都要去承受,更何况先前我决定挺身评判目前在国内的乱象。追加这个实地测试是临时起意,我请帮我加工粉体涂装的工厂用他们现有的散热测试台帮我看看这支石墨烯散热粉体涂料有何能耐,结果让我感到震撼,竟然降了27℃,第一时间就把这个好消息分享给各位。如果六月底各位在常州,或许可以巧遇我在那里发表包括涂料的三款产品。

  首先,这个测试平台很直观,诚如涂料业者自己就说中国没有标准的测试方式,但大伙一眼就可以接受这个结果。我们把涂布在铝板的石墨烯涂料放置在左边的加热板上,而右边是原始没有涂布的铝板做对照组。我们直接量测加热板的温度,而不是被涂布铝板的温度。

  接着,我们调整功率到8W,对照右边温度为72.6℃,而左边温度为61.2℃,换言之,铝板经石墨烯散热涂料降温了 11.4℃。

  这时我想到整个热管理是先传导,后面再经过对流及辐射,其中辐射散热比对流快得多。所以我继续把功率调整到16W,结果震惊的事发生了。

  对照右边温度为118.0℃,而左边温度为90.8℃,换言之,铝板经石墨烯散热涂料降温了 27.2℃。即便是测 10W 时,温度也从 103.0℃ 降到 80.3℃,降低了 22.7℃。坦白说,这还是我第一次尝试做石墨烯粉体涂料,对于导热率还不是很满意,但我可以在此宣布:全球第一款「真正」可以商品化的石墨烯产品由志阳完成了,你说我怎么会不激动呢!

  故事要从18个月前开始说起,志阳科技(中国)因为江西投资方无法提供当初承诺的资金继续石墨烯相关的研究,但志阳目前拥有的200种以上石墨烯材料,及超过50种以上应用技术很多却是在2014年 9 月前就已经完成的。所以我常说是中国自己浪费了这么长的时间。反观,中国在2014年以前就发生了“石墨烯概念股”,在这之后也出现了很多根本是炒作石墨烯的产品,否则各位早就听到石墨烯商品被消费者接受的正面消息,这的确对石墨烯产业化是不健康的。

  其实,我的心里不仅着急,更多的是心里的“苦”。过去二年跑了全中国近廿个省,见的也很多是国家级经发区的领导,即便我带去样品还是半信半疑,要不就是要求我跟当地企业做对接,更甚者是只要我去投资,却连对接的企业也不过是给个窗口联络罢了;不是我不想进行对接,而是对方只想买现成技术,甚至某些公司规模虽大却没有研发能力,根本就谈不下去。

  在这段沉潜的日子里我选择在“知乎”发表石墨烯相关文章,因为我知道由于很多学者及业者的偏差,让大家对石墨烯的概念总是隔着一层纱。最近半年,由于我的大学同学支助了一些资金,让我在经济上面的压力少多了;但真正扭转这个困局的却是由深圳某天使基金引介的这个项目。各位或许看过我前面的文章会感到好奇,批判石墨烯伪科学我都指名道姓,但这些好朋友都是“干实事”的人,我就选择不把人名及单位写出来了。

  大概是今年四月间的事吧,该基金的项目经理告诉我他们正准备去看些石墨烯企业,我基于匡正石墨烯产业乱象的心态告诉他几点心法:

  2).成立石墨烯公司超过 5 年却还是在买粉末或悬浮液,看来也是没救了;

  他听了也觉得很有道理,那他提议志阳干脆去帮帮他们吧,所以就把我的微信号给了这家企业的总经理,我们就联系上了,这才了解到中国各地石墨烯产业化真正遇到了「瓶颈」。这个现象可以从两个角度去证明,第一,这个石墨烯产业园是中国最早成为国家级的「圣地」,先不论政府及民企投入多少资金进去,但50多家企业只有2家离开孵化器可以进入产品商转阶段;第二,这家企业就属于2家之一,使用当地石墨烯2年多一直无法在技术上突破,使用每克石墨烯300元作出粉体涂料的热导率也不过从K = 0.2提升到0.4。

  我利用五月中旬到武汉演讲前到他们公司去了解,两位高管很坦诚地说出目前有订单,但面临技术无法突破及成本过高的问题而苦恼。其实,一开始我以为是溶剂型涂料,我们也都做到热导率 K 10 的现成石墨烯产品。一去现场才发现是粉体涂装,念头一转两者的「导热」机理是一样的,连高分子也同样用聚脂或环氧树脂,以过去的开发经验不过是要找出界面及流平性的关系而已。但为了不撑破牛皮,我只肯保守地承诺可以做到热导率K 5,甚至与对方大客户到现场直接审视现物的热传递路径,这点在中国企业是很难做到不藏拙的,所以我决定帮他们一把。

  我们协议用他们现有的树脂来验证,以便未来导入量产时无缝接轨,其中在通关到台湾时耽搁一点时间,但经过两周后我开始构思撰写这个系列的文章,正式跟各位宣告石墨烯的时代真正来临了。怎么说呢?我们只用三天把石墨烯送到工厂混练就完成样品,对方却是忙了两年也没成功。我又花了点时间做热导率测试,结果热导率 K12.75,着实比双方期望的水平还高出很多。

  没数据没事实。首先,先进行热导率测试,加热功率为 12W,利用制冷芯片作为温度差来量测 in-plane 热导率。再把样品放在散热铝片与热源之间。见图1、2。后续 Z 轴热导率正安排测试中。

  可以清楚看出,我们找了两款石墨烯粉体涂料与两款溶剂型涂料 (本次 4 个样品比较),热导率都 K 10。见图3。

  120℃加温条件下,铝板通过对流与本身热导率 K=201 条件下,温度降到 56.9℃。但加入石墨烯之粉体涂料又进一步降了快 20℃。见图5。

  15,000元 (对的,你没看错,但热导率只有0.4),现在我告诉你志阳的成本是20*95% + 200*5% = 29元,如果你在这个行业就要紧张了,何况我在热导率已经做到了K12,而渗滤阈值还可以加上去,我推估要做到 K20 不太有问题。怎么说呢?导热是越薄越好,所以膜厚要再降低到 40μm,要降低膜厚就要从「粉体粒径」着手,而粉体粒径越小,理论上晶格振动比较完整,导热性会更好。还有一个发现,石墨烯是接近“黑体“的材料,热辐射率甚至超过95%,而辐射比传导的速度更快,所以散热效果会更好是必然的道理。



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