气凝胶是一类形态独特的材料,具有多孔特性,通常,空气会占到其体积的95-99%。这种多孔的低密度固体材料轻质且耐用,因而使气凝胶隔热材料成为多种不同应用的有效热解决方案。

 

气凝胶的导热率低于空气,因此拥有优于空气的热阻优势。这得益于其2–50 nm的极小孔径。由于这些孔径小于空气分子的平均自由程,使得空气分子只能在材料中迂回活动,而无法传递热量。这就是所谓的克努森效应。

 

气凝胶在电子产品中的应用局限

气凝胶隔热材料已在航空航天业中应用多年,通常以较厚的气凝胶毯的形式悬浮在厚织物结构中。不少企业在电子产品(电子烟、手机、笔记本电脑等)中使用气凝胶隔热材。

 

大多数气凝胶隔热材料都是以硅气凝胶的形式涂覆在无纺布等基材上。这通常会使气凝胶在整个结构中分布不均,从而导致:

  • 气凝胶隔热材料的导热率不均;
  • 因未能与结构稳固结合导致气凝胶颗粒脱落。
 

戈尔(GORE)气凝胶隔热膜

戈尔开发出的基于气凝胶的戈尔(GORE)隔热膜,可解决一致性和脱落问题的隔热产品。

  • 由于气凝胶在聚四氟乙烯(PTFE)基体中的分布高度一致,戈尔的硅气凝胶隔热材料的导热率比空气低20%左右。
  • 戈尔(GORE)隔热膜与其它隔热材料相比也十分出众,因为气凝胶可与聚四氟乙烯(PTFE)基体稳固结合,不会造成颗粒脱落。
  • 戈尔的处理工艺能够生产出特定厚度的隔热膜,并使整个产品组合均具有较低的导热性。对于间隙大小因设备而异的电子产品而言,这些都是气凝胶隔热材料所具备的显著优势。

使用戈尔(GORE)隔热膜可影响蜡笔融化的速度

设计和安装气凝胶隔热膜

为隔热膜选择适当的设计(厚度和面积)对于实现优异的性能结果至关重要。在设计气凝胶热管理解决方案时,需要根据表面热点的面积来优化隔热膜面积。

 

戈尔(GORE)隔热膜以成品的形式提供,这意味着隔热膜将被模切成适当的尺寸和形状。将气凝胶隔热膜安装到电子设备中需要使用粘合剂和防护膜。戈尔可为客户提供指导和支持,以确保气凝胶隔热膜的成功安装。

戈尔隔热膜横截面

图片

GORE ®隔热膜表面图像

 

气凝胶隔热膜的特性

戈尔(GORE)隔热膜的导热系数可低至0.020 W/m•K,具体取决于其厚度。

气凝胶隔热膜成品的比热容为1.8J/g °C;

电绝缘性能出众,体积电阻率> 10^15 ohm-cm。

可与石墨材料结合使用,在增强水平散热的同时,不会增加垂直传热。

可压缩:在100 kPa荷载下,压缩率高达13%,可用于公差叠加或帮助提高抗冲击性。

粘接性能优良:能够粘附于弯曲或阶梯表面上,而不会对性能产生负面影响。

在使用过程中,气凝胶隔热膜的最高温度取决于所用的粘合剂。对于戈尔隔热膜成品来说,最高使用温度通常为100 °C。通过选择适合高温应用的粘合剂,其使用温度可高达320 °C左右。

来源:戈尔(GORE)

https://www.gore.com.cn/products/thermal-aerogel

作者 ab, 808