Hogyan változik a PTFE hővezető képessége a hőmérséklettel és a töltőanyagtartalommal?

A PTFE fő termikus hátránya a korlátozott hővezetés. Ez a tulajdonság azonban nem állandó, hanem a hőmérséklet függvényében változik, és vegyszerek hozzáadásával állítható. Ezeknek a különbségeknek a megértése lehetővé teszi a fűtőelem üzem közbeni teljesítményének előrejelzését. Elemezzük a töltőanyagnak a PTFE hővezető képességére gyakorolt ​​hatását, és mind a hőmérséklet-függés, mind az anyagösszetétel közvetlenül szerepet játszik a hőátadás tervezési határértékeiben.

Tiszta PTFE: kiindulási hőmérsékleti viselkedés
A tiszta PTFE hővezető képessége környezeti hőmérsékleten körülbelül 0,25 W/m K. Ez szépen belehelyezi az alacsony vezetőképességű polimerek közé, lényegesen kevesebbet, mint a fémek és még sok műszaki műanyag.

A hőmérséklet növekedésével a hővezető képesség kissé nő. A növekedés mérsékelt, és nem változtatja meg az anyag alapvető szigetelő jellegét. A PTFE elektromos vezetőképessége még magas hőmérsékleten sem éri el a fémes szintet. Ez még mindig hőzáró . A hőtranszport hatékonysága minimális javulást mutat a molekuláris mobilitás növekedésével.

Érdemes megemlíteni, hogy ez a hőmérséklet-függő javulás némileg csekély az általános rossz vezetőképességhez képest.

A hőmérséklet hatása a hőátadó képességre
Lassú növekedés fűtéssel
A PTFE molekuláris mobilitása a hőmérséklet emelkedésével nő, ami valamivel hatékonyabb fonontranszporthoz vezet. Ez némileg javítja a hővezető képességet, bár az anyag még mindig nagyrészt szigetelő.

A gyakorlati termikus rendszerekben ez azt jelenti, hogy a PTFE köpenyeken keresztüli fűtési reakciót továbbra is korlátozza a vezetési ellenállás. Az anyag hőmérsékletének növekedése tehát nagymértékben függ a felületi hőáramtól és a vastagságtól, nem pedig a térfogati vezetőképesség változásától.

A PTFE még magas üzemi körülmények között is védőgátként működik, nem pedig hatékony hőelosztóként.

A töltőanyagok hatása a hővezető képességre
Szén, grafit és üveg módosításai
A töltőanyagok használata jelentős eltérésekhez vezet a vezetőképességben. Széntöltő anyagok, például korom vagy grafit használatával a szűz PTFE-hez képest a hővezető képesség kétszer-háromszor javítható. Az üvegszálak a termikus viselkedést is megváltoztatják, bár ez általában nem olyan jelentős hatás a vezetőképesség növelése szempontjából.

Az ilyen változtatások olyan kompozit anyagokat eredményeznek, amelyek részben megnövelt hőátbocsátási csatornákkal rendelkeznek a polimer mátrixba beépített vezetőképes töltőhálózatokon keresztül.

A hővezető képesség növekedésének azonban vannak kompromisszumai-. Csökken a mechanikai rugalmasság, csökken a szakadási nyúlás és nő a ridegség. Az ilyen változások hosszú távon befolyásolják a hőciklus és a mechanikai igénybevétel alatti tartósságot.

Ezenkívül a töltőanyagok gyengíthetik a vegyszerállóságot, vagy mikrocsatornákat képezhetnek, amelyek alááshatják az ultra-tiszta vegyi környezetben szükséges teljes tehetetlenséget.

A hővezetőképesség összehasonlításának összefoglalása