Die W\u00e4rmeleitf\u00e4higkeit eines Verbundwerkstoffs h\u00e4ngt nicht nur von der Art der F\u00fcllstoffe ab. Die Form der Partikel, ihre Gr\u00f6\u00dfe, Verteilung und Konzentration spielen eine ebenso entscheidende Rolle. Eine Analyse der wichtigsten morphologischen Mechanismen.<\/p>\n
Der Formfaktor ist definiert als das Verh\u00e4ltnis zwischen der L\u00e4nge und der Dicke eines F\u00fcllstoffs (oder zwischen L\u00e4nge und Durchmesser f\u00fcr sph\u00e4rische Partikel). Je weiter er von 1 abweicht, desto mehr f\u00f6rdern die Partikel den Kontakt untereinander und damit den W\u00e4rmetransfer.<\/p>\n F\u00fcr hexagonale BN-Platelets kann die W\u00e4rmeleitf\u00e4higkeit in der Schichtebene bis zu ~400 W\/m\u00b7K erreichen, was sie zur effektivsten Form macht, um den W\u00e4rmestrom in eine bevorzugte Richtung zu lenken.<\/p>\n Die F\u00fcllstoffgr\u00f6\u00dfe wirkt sich auf zwei Arten aus:<\/p>\n Die Perkolationsschwelle entspricht dem kritischen Volumenanteil, ab dem die Partikel ein kontinuierliches Netzwerk in der Matrix bilden und bevorzugte Pfade f\u00fcr die W\u00e4rmeleitung entstehen.<\/p>\n Der Volumenanteil stellt den prozentualen Anteil der F\u00fcllstoffe am Gesamtvolumen des Verbundwerkstoffs dar. Sein Einfluss auf die effektive W\u00e4rmeleitf\u00e4higkeit ist nichtlinear:<\/p>\n Hinweis:<\/strong> Die Erh\u00f6hung des F\u00fcllstoffgehalts erh\u00f6ht auch die Anzahl der F\u00fcllstoff\/Matrix-Grenzfl\u00e4chen, was den lokalen W\u00e4rmetransfer verringert. Korngr\u00f6\u00dfenverteilung und Morphologie m\u00fcssen daher gemeinsam mit dem Volumenanteil optimiert werden.<\/p>\n Einige Studien erw\u00e4hnen die Kombination von F\u00fcllstoffen unterschiedlicher Art und Form zur Erzielung von Synergieeffekten. So zeigten Zhifang Gao und Lei Zhao, dass ein Gemisch aus AlN- und Al\u2082O\u2083-Nanopartikeln bei geringen Volumenanteilen 0,57 W\/m\u00b7K erreicht. Zweifach-F\u00fcllstoff-Synergien k\u00f6nnen einen zus\u00e4tzlichen Gewinn von 20 bis 40 % bei der effektiven W\u00e4rmeleitf\u00e4higkeit erzielen.<\/p>\n\n\n
\n \nForm<\/th>\n Formfaktor<\/th>\n Partikel-Partikel-Kontakt<\/th>\n Einfluss auf \u03bb<\/th>\n<\/tr>\n<\/thead>\n \n Kugel<\/td>\n FF = 1<\/td>\n Gering<\/td>\n Ung\u00fcnstig<\/td>\n<\/tr>\n \n Prolat (gestrecktes Oval)<\/td>\n FF > 1<\/td>\n M\u00e4\u00dfig<\/td>\n M\u00e4\u00dfig<\/td>\n<\/tr>\n \n Oblat (abgeflachte Scheibe)<\/td>\n FF < 1<\/td>\n Gut<\/td>\n Gut<\/td>\n<\/tr>\n \n Platelet (Klinge)<\/td>\n FF \u226a 1<\/td>\n Sehr hoch<\/td>\n Hervorragend<\/td>\n<\/tr>\n \n Zylinder (Faser)<\/td>\n FF \u2192 \u221e<\/td>\n Sehr hoch<\/td>\n Hervorragend<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n<\/figure>\n 2. Partikelgr\u00f6\u00dfe<\/h2>\n
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3. Thermisches Perkolationsph\u00e4nomen<\/h2>\n
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\n \nUnterhalb der Schwelle<\/th>\n An der Perkolationsschwelle<\/th>\n Oberhalb der Schwelle<\/th>\n<\/tr>\n<\/thead>\n \n Isolierte Partikel in der Matrix. Geringe Verbesserung der W\u00e4rmeleitf\u00e4higkeit. Anteil < 10 Vol.-%.<\/td>\n Erstes kontinuierliches leitendes Netzwerk gebildet. Deutliche Verbesserung. Progressiver \u00dcbergang f\u00fcr \u03bb.<\/td>\n Dichtes, vernetztes Netzwerk. Starke Verbesserung von \u03bb. Anteil > 50 Vol.-% erforderlich.<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n<\/figure>\n 4. Volumenanteil (F\u00fcllstoffgehalt)<\/h2>\n
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5. Wechselwirkungen zwischen F\u00fcllstoffen: Synergieeffekte<\/h2>\n