यह सर्वविदित है कि एल्यूमिना तापीय प्रवाहकीय भरावों में एक प्रमुख खिलाड़ी है। {{5}Al₂O₃ के कण आकारिकी में गोलाकार, परतदार, अनियमित बहु{6}कोणीय, कृमि{7}जैसे, दीर्घवृत्ताकार और अन्य रूप शामिल हैं; इसके कण का आकार नैनोस्केल, सबमाइक्रोन से लेकर माइक्रोन स्केल तक होता है; और इसकी कण संरचना पॉलीक्रिस्टलाइन या एकल क्रिस्टलीय हो सकती है। इन विभिन्न सूक्ष्म संरचनाओं का तापीय प्रवाहकीय सामग्रियों के प्रदर्शन पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है।
साधारण एल्यूमिना, इसकी सतह में बड़ी संख्या में हाइड्रॉक्सिल समूह होने और अत्यधिक ध्रुवीय होने के कारण, कम लोडिंग पर केवल सिलिकॉन तेल या एपॉक्सी रेजिन में भरा जा सकता है, जिससे औद्योगिक मांगों को पूरा करना मुश्किल हो जाता है। इसकी तुलना में, गोलाकार एल्युमिना काफी अधिक भरने वाले अंश की अनुमति देता है। इसकी उच्च गोलाकारता और कम विशिष्ट सतह क्षेत्र उच्च घनत्व पैकिंग को सक्षम बनाता है, जिससे कम चिपचिपाहट और अच्छी तरलता के साथ मिश्रण प्राप्त होता है जो समान रूप से फैलाना आसान होता है। इसके अलावा, इसमें उत्कृष्ट विद्युत इन्सुलेशन, उच्च तापीय स्थिरता, कम तापीय विस्तार गुणांक और अच्छे यांत्रिक गुण हैं, जो इसे इलेक्ट्रॉनिक पैकेजिंग जैसे उच्च प्रदर्शन अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त बनाते हैं।
बेशक, अगर केवल तापीय चालकता पर विचार किया जाए, तो फ्लेक एल्यूमिना इष्टतम विकल्प है। परत के कण आसानी से एक-दूसरे से संपर्क करके कम प्रतिरोध और उच्च तापीय स्थानांतरण दक्षता के साथ "चेहरे से {{1} से चेहरे तक" थर्मल चालन मार्ग बनाते हैं। साथ ही, उनकी चिकनी सतहें आसानी से पॉलिमर मैक्रोमोलेक्यूलर श्रृंखलाओं के साथ जुड़कर क्रॉस-लिंक्ड संरचनाएं बनाती हैं जो गर्मी हस्तांतरण की सुविधा प्रदान करती हैं। ऐसे फ्लेक एल्यूमिना में एक समायोज्य थर्मल विस्तार गुणांक भी होता है, जो थर्मल इंटरफ़ेस सामग्रियों की आयामी स्थिरता में सुधार करने में मदद करता है।
हालाँकि, वास्तविक उत्पादन में, फ्लेक एल्यूमिना पॉलिमर प्रणाली की चिपचिपाहट को बढ़ाता है, जिससे प्रसंस्करण प्रदर्शन प्रभावित होता है, और अवसादन का खतरा होता है, जिससे सामग्री स्तरीकरण होता है। इसलिए, यह उच्च निर्माण प्रक्रिया आवश्यकताओं की मांग करता है, जो तापीय प्रवाहकीय सिलिकॉन पैड में इसके अपेक्षाकृत सीमित अनुप्रयोग का मुख्य कारण है।
इस प्रकार, विभिन्न आकारिकी के साथ तापीय प्रवाहकीय एल्यूमिना प्रणालियों में स्थिरता, उच्च प्रदर्शन और कम लागत की आवश्यकताओं के आधार पर, एक तापीय चालकता नेटवर्क का निर्माण करने के लिए गोलाकार, अर्ध गोलाकार और कोणीय एल्यूमिना भरावों को सघन रूप से पैक करके प्राप्त मिश्रित तापीय प्रवाहकीय एल्यूमिना भराव सामग्री {{0}और इस प्रकार तापीय इंटरफ़ेस सामग्रियों की तापीय चालकता को बढ़ाती है, जिससे बाजार की बढ़ती मांग के साथ थर्मल इंटरफ़ेस सामग्रियों की तापीय चालकता में वृद्धि होने की उम्मीद है।
शुद्धता के संदर्भ में, मानक एल्यूमिना में आमतौर पर लगभग 99.8% की शुद्धता होती है। हालाँकि, जब 99.99% उच्च शुद्धता वाले एल्युमिना तक परिष्कृत किया जाता है, तो इसकी तापीय चालकता में और सुधार होता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि एल्यूमिना में अशुद्धियाँ और दोष जाली कंपन में फोनन के सुचारू प्रवाह में बाधा डालते हैं। एक सामान्य अशुद्धता जो तापीय चालकता को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करती है वह है सोडियम; एक क्षार धातु के रूप में, सोडियम क्रिस्टल संरचना में विकृति का कारण बनता है, जिससे गर्मी के प्रवाह में बाधा आती है। पारंपरिक एल्यूमिना में सोडियम की मात्रा 100 पीपीएम से अधिक हो सकती है, जबकि कुशल और टिकाऊ प्रक्रियाओं के माध्यम से उत्पादित उच्च शुद्धता वाले एल्यूमिना में सोडियम की मात्रा 10 पीपीएम से नीचे रखी जा सकती है। इसकी कम अशुद्धता सामग्री और एकसमान संरचना के कारण, उच्च शुद्धता वाला एल्यूमिना बेहतर फोनन परिवहन को सक्षम बनाता है और बेहतर थर्मल प्रदर्शन प्रदान करता है।
लेकिन जब एल्यूमिना की संरचना छिद्रपूर्ण वास्तुकला में बदल जाती है, तो यह उत्कृष्ट थर्मल इन्सुलेशन और दुर्दम्य गुण प्रदर्शित करती है। ऐसा क्यों है? मुख्य कारण इस प्रकार हैं:
एक ओर, एक ही सामग्री की तापीय चालकता तापमान के साथ बदलती रहती है। जैसे-जैसे औद्योगिक भट्टों में तापमान बढ़ता है, एल्यूमिना की तापीय चालकता लगातार कम होती जाती है; 1200 डिग्री पर, इसकी तापीय चालकता 400 डिग्री पर इसकी लगभग आधी होती है। फिर भी, कमरे के तापमान पर एल्यूमिना की तापीय चालकता 20-30 W/(m·K) है, और उच्च तापमान वाले भट्ठे में 1200 डिग्री पर भी, यह लगभग 10 W/(m·K)- तक पहुंच सकती है, जो कई अन्य सामग्रियों की तुलना में अभी भी अधिक है। इसलिए, एल्यूमिना का इन्सुलेशन व्यवहार मूल रूप से इसकी संरचना में परिवर्तन के कारण है।
जब एल्यूमिना का उपयोग तापीय प्रवाहकीय सामग्री के रूप में किया जाता है, तो अव्यवस्थित परमाणु या आयनिक व्यवस्था से उत्पन्न होने वाले ग्लासी चरण घटकों को कम करने के लिए इसे आम तौर पर उच्च घनत्व और उच्च शुद्धता की आवश्यकता होती है। हालाँकि, थर्मल इन्सुलेटर के रूप में एल्यूमिना की सबसे विशिष्ट विशेषता इसकी छिद्रपूर्ण, कम घनत्व वाली संरचना है। इसकी कम तापीय चालकता, उच्च यांत्रिक शक्ति और उच्च सेवा तापमान इसे औद्योगिक भट्टियों में दुर्दम्य अस्तर के लिए एक आदर्श विकल्प बनाते हैं।
थर्मल इन्सुलेशन सामग्री अपनी अनूठी संरचना संरचना के माध्यम से गर्मी संचालन, संवहन और विकिरण के मार्गों को प्रभावी ढंग से दबा देती है, जिससे कुशल इन्सुलेशन प्राप्त होता है। इन्सुलेशन सामग्री में गर्मी हस्तांतरण मुख्य रूप से तीन मार्गों से होता है: ठोस चरण थर्मल चालन, गैस चरण थर्मल चालन, और विकिरण गर्मी हस्तांतरण। इनमें से, ठोस चरण चालन सबसे महत्वपूर्ण है; अपेक्षाकृत उच्च तापमान पर भी, ठोस चरण के माध्यम से स्थानांतरित गर्मी अभी भी लगभग 70% है।
ऐसी छिद्रपूर्ण संरचनाओं में, ठोस चरण ऊष्मा चालन मुख्य रूप से दो रास्तों से होता है: एक है छिद्रों के भीतर गैस के माध्यम से ऊष्मा स्थानांतरण, जिसमें वायु संवहन, विकिरण स्थानांतरण और गैस आणविक गति के कारण ऊष्मा स्थानांतरण शामिल है; दूसरा अभी भी ठोस चरण स्थानांतरण है, लेकिन गर्मी प्रवाह की दिशा बदल गई है, जिससे समग्र गर्मी हस्तांतरण पथ काफी बढ़ गया है। इसलिए, झरझरा एल्यूमिना सिरेमिक, कुछ हद तक, थर्मल चालन और थर्मल विकिरण दोनों को बाधित कर सकता है, प्रभावी ढंग से थर्मल इन्सुलेशन प्रदान कर सकता है।
नैनोपोरस एल्यूमिना थर्मल इन्सुलेशन सामग्री का वर्गीकरण
नैनोपोरस एल्यूमिना थर्मल इंसुलेशन सामग्री में मुख्य रूप से एल्यूमिना एयरजेल इंसुलेशन सामग्री और नैनो - एल्यूमिना प्रेस्ड इंसुलेशन सामग्री शामिल हैं। उनमें कम घनत्व, कम तापीय चालकता और उच्च तापमान प्रतिरोध होता है, और उद्योगों और एयरोस्पेस में व्यापक अनुप्रयोग संभावनाएं होती हैं।
एल्यूमिना एयरजेल इन्सुलेशन सामग्री
एल्यूमिना एरोजेल की तैयारी प्रक्रिया में मुख्य रूप से सोल गठन, जेलेशन, उम्र बढ़ने और सुखाने के चरण शामिल हैं।
एल्यूमिना एरोजेल की तैयारी में, एल्यूमीनियम लवण को आम तौर पर पहले एक घोल या सॉल में परिवर्तित किया जाता है, जो फिर जेल बनाने के लिए रासायनिक प्रतिक्रियाओं से गुजरता है, और अंत में एल्यूमिना एरोजेल प्राप्त करने के लिए जेल को सुखाया जाता है। यह प्रक्रिया नैनोपोरस नेटवर्क संरचना को संरक्षित करने के लिए विभिन्न सुखाने वाली तकनीकों के साथ मिलकर सोल -जेल विधि पर केंद्रित है। सोल -जेल विधि के माध्यम से तैयार किए गए ऑक्साइड एरोजेल मजबूत प्रक्रिया लचीलापन, बेहतर नमूना गुण और अधिक परिपक्व प्रक्रिया विकास प्रदान करते हैं, जिससे यह एल्यूमिना एयरजेल तैयार करने की प्राथमिक दिशा बन जाती है।
नैनो-एल्यूमिना दबाई गई इन्सुलेशन सामग्री
नैनो{{0}एल्यूमिना दबाई गई इन्सुलेशन सामग्री में नैनो-एल्यूमिना कणों की पैकिंग से बनी एक छिद्रपूर्ण संरचना होती है। प्रचुर मात्रा में छिद्र गैस आणविक ताप संचालन को प्रभावी ढंग से अवरुद्ध करते हैं; ठोस कंकाल में कम तापीय चालकता होती है; और नैनोस्केल कण आकार तापीय चालकता को कम करते हुए ताप प्रकीर्णन को काफी हद तक बढ़ा देता है।
नैनो {{0}एल्यूमिना दबाई गई इन्सुलेशन सामग्री के लिए तैयारी विधि में मुख्य रूप से उच्च प्रदर्शन इन्सुलेशन सामग्री विकसित करने के लिए मजबूत सामग्री के साथ मैट्रिक्स के रूप में नैनो {{1}एल्यूमिना पाउडर कणों का संयोजन शामिल है। तैयारी तकनीकों को मोटे तौर पर शुष्क निर्माण और गीला निर्माण में विभाजित किया जा सकता है।
शुष्क गठन: ड्राई फॉर्मिंग तरल पदार्थ के बिना या केवल थोड़ी मात्रा में तरल के साथ की जाती है, जहां नैनो {{0} मैट्रिक्स और मजबूत करने वाली सामग्री को मिलाया जाता है और फिर सुखाया जाता है {{1} दबाया जाता है। यह विधि हल्की, संचालित करने में सरल और पर्यावरण के अनुकूल है। विशेष रूप से, नैनो पाउडर, सुदृढ़ीकरण सामग्री, बाइंडर और अन्य ठोस कच्चे माल को यांत्रिक तरीकों से समान रूप से मिश्रित किया जाता है, फिर मिश्रण को एक सांचे में लोड किया जाता है और नैनो मिश्रित सामग्री प्राप्त करने के लिए एक प्रेस का उपयोग करके विशिष्ट परिस्थितियों में दबाया जाता है।
गीला गठन: वेट फॉर्मिंग में कच्चे माल के रूप में नैनो -ऑक्साइड पाउडर का उपयोग किया जाता है। मिश्रण प्रक्रिया के दौरान, विआयनीकृत पानी जैसे तरल को विलायक के रूप में जोड़ा जाता है। यांत्रिक सरगर्मी के माध्यम से, कच्चे माल को एक निश्चित तरलता के साथ घोल में मिलाया जाता है। फिर घोल को एक सांचे में डाला जाता है, और विलायक को नैनो-ऑक्साइड इन्सुलेशन सामग्री प्राप्त करने के लिए निस्पंदन, सुखाने, गर्मी उपचार या अन्य तरीकों से हटा दिया जाता है।
गीले फॉर्मिंग द्वारा निर्मित नैनो {{0}एल्यूमिना दबाए गए इन्सुलेशन सामग्री में कमरे के तापमान {{1}तापमान की तापीय चालकता सूखी -निर्मित सामग्रियों के समान होती है। इसके अलावा, विलायक की उपस्थिति कच्चे माल के अधिक समान मिश्रण की अनुमति देती है, जिससे बेहतर फैलाव मिलता है; घोल निर्माण को नियंत्रित करना और एकाग्रता जैसे मापदंडों को सटीक रूप से समायोजित करना आसान है।