تجزیه و تحلیل هدایت حرارتی روغن سیلیکون و عوامل تأثیرگذار آن
خواص اساسی روغن سیلیکون
روغن سیلیکون نوعی پلیمر سیلیکون آلی است که بر اساس پلی دی متیل سیلوکسان (PDMS) است که دارای بی تحرک شیمیایی ، پایداری دامنه دما گسترده (-50 درجه تا 200 درجه) ، ضریب دمای ویسکوزیته پایین و عایق الکتریکی عالی است. هدایت حرارتی آن معمولاً پایین تر از فلز یا آب است ، اما از طریق اصلاح می تواند به طور قابل توجهی بهبود یابد.
دامنه هدایت حرارتی
هدایت حرارتی روغن سیلیکون به طور کلی بین 0.1-0.2 W/(M · K) است و مقدار خاص توسط عوامل زیر تأثیر می گذارد:
وزن و ویسکوزیته مولکولی: روغن سیلیکون ویسکوزیته کم (مانند 10 CST) دارای هدایت حرارتی در حدود 0.1 W/(M · K) است و ویسکوزیته بالا (1000 CST) ممکن است کمی به 0.15 W/(M · K) افزایش یابد.
دما: با افزایش دما ، هدایت حرارتی کمی افزایش می یابد (به عنوان مثال ، 0.12 W/(M · K) در 20 درجه و 0.18 W/(M · K) در 100 درجه).
مواد افزودنی: اضافه کردن پرکننده های رسانا حرارتی (مانند Al₂o₃ ، ZnO) می تواند آن را به 0.5-2 W/(M · K) افزایش دهد ، و گریس سیلیکون رسانا حرارتی یا روغن سیلیکون کامپوزیت را تشکیل می دهد.
روش ها و استانداردهای آزمایش
هدایت حرارتی معمولاً با روش سیم داغ گذرا (ASTM D7896) یا روش صفحه داغ پایدار (ASTM D5470) اندازه گیری می شود. لطفاً توجه داشته باشید که شفافیت روغن سیلیکون ممکن است بر صحت روش آزمایش نوری تأثیر بگذارد.
الزامات هدایت حرارتی در کاربردهای صنعت
خنک کننده الکترونیکی: روغن سیلیکون خالص دارای هدایت حرارتی کافی نیست و گریس سیلیکون پر شده لازم است (مانند روغن سیلیکون حاوی BN با هدایت حرارتی 1.5 W/(M · K)).
محیط انتقال حرارت: در سیستم های درجه حرارت بالا ، روغن سیلیکون اصلاح شده می تواند به عنوان یک حامل انتقال حرارت فاز مایع پایدار استفاده شود.
مرجع داده ها (مقدار معمولی)
نوع هدایت حرارتی (w/(m · k)) شرایط دما
روغن سیلیکون PDMS خالص (50 سانتیگراد) درجه0.13 25 درجه
روغن سیلیکون پر شده al₂o₃ (20 ٪)0.45 25 درجه
روغن سیلیکون فنیل بالا 0.17 100 درجه
راه های بهبود هدایت حرارتی
اصلاح شیمیایی: گروه های قطبی مانند فنیل را برای تقویت نیروهای بین مولکولی معرفی کنید.
ترکیب فیزیکی: نانودیاموند را اضافه کنید (کمتر از یا برابر با 1 ٪ می تواند بیش از 30 ٪ افزایش یابد).
توجه: هدایت حرارتی روغن سیلیکون بسیار کمتر از آب (0.6 W/(M · K)) یا روغن معدنی (0.15-0.3 W/(M · K)) است. در برنامه های درجه حرارت بالا ، پایداری حرارتی و تغییر ویسکوزیته آن باید به طور جامع ارزیابی شود.
