氮化硼纳米管用于更耐高温的轻量化航空航天高导热塑料散热器

你是否听说过塑料散热器。导热性能好的材料通常都是导电性能好的材料，反过来导电性能较差的塑料，其导热性能一定较差。所以显然金属要比塑料的导热性好。但是，是不是塑料就一定不能用来做散热器呢？

导热聚合物示意图。图片来自网络

其实，国际上早已研发出多种导热塑料，其材料的种类多以工程塑料和通用塑料为基材，如

PP、ABS、PC、PA、LCP、PPS、PEEK等，在这些塑料中填充某些金属氧化物粉末、碳、纤维或陶瓷粉末而成，其典型的热传导率范围为1-20W/m-K，不过为了得到高导热率而添加了过多的金属粉末，就会变成具有导电性。以至于无法在某些特定的场合使用。

那为什么导热塑料还可以做成散热器呢？它的散热性能可以和传统的铝散热器媲美么？

事实上是完全可以的，而且效果更好。

众所周知，任何散热器，除了需要快速地把热量从发热源传导出到散热器的表面，最后还是要靠对流和辐射把热量散到空气中、导热系数高，只能解决热传递的问题，而散热则主要由散热面积、形状、自然对流和热辐射的能力决定，这些几乎和材料的导热性无关。所以只要有一定的热传导能力，塑料散热器照样可以成为良好的散热器。

导热系数和传导对流散热的关系。图片来自网络

与传统材料相比，导热聚合物具有较高的耐屈扰性和拉伸强度，但抗冲击强度较差，而且固有的热膨胀系数可有效减少制件收缩。

目前人们已发现一种新的材料用于非金属散热器，以大连义邦引入的氮化硼纳米管（BNNT）为例，它以填料的形式来增强聚合物导热性能，且氮化硼纳米管本身拥有超强的机械性能（比强度15.714*106N.M/Kg，是钢铁的90倍），导热系数2400w/(m.k)是铜的6倍，不仅可以增强聚合物导热性能，还能提升机械性能，兼具多种性能。

同时塑料本身的导热系数较低0.33-0.5Wm-1K-1，添加5wt%氮化硼纳米管会使塑料的导热系数达到5w/m.k，得到了10倍以上的提升，此外塑料散热器它的密度要比铝轻，铝的密度是2700kg/m3，而塑料的密度仅为1420kg/m3，差不多为铝的一半，所以同样形状的散热器，塑料的种类只有铝的一半，并且，具有成型简单的优势，制作周期可以缩短20-50%。

此外， 氮化硼是宽带隙材料（5.5eV）,具有优异的物理性质和良好的化学惰性，是制作高可靠性器件与电路的理想电子材料之一。从它可以而取代金属散热器，减轻重量又达到了散热的效果，适用于在航空航天的电子设备中，对性能要求极高，同时非导体，可提高热稳定性的同时减轻设备重量。

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