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。

 

其中,硅气凝胶所具有的独特隔热特性尤为值得一提。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。

气凝胶隔热材料

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。最近,企业开始考虑在电子产品中使用硅气凝胶。

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
但是,戈尔开发并推出了基于气凝胶的戈尔(GORE)隔热膜,可解决一致性和脱落问题。
△ 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。

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。

戈尔隔热膜横截面

 

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。

 

气凝胶隔热膜的特性

GORE?戈尔隔热膜适用于所有类型的移动设备。

戈尔(GORE)隔热膜的导热系数约为0.020 W/m?K,具体取决于其厚度。戈尔的气凝胶隔热膜成品的比热容为1.8J/g °C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。

特性
适用的隔热膜厚度a
0.10 mm
0.12 mm
0.23 mm
0.28 mm
0.38 mm
0.53 mm
背胶包边宽度(最小值)b
1 mm
1 mm
1 mm
1 mm
1 mm
1.5 mm
导热系数(k)c
0.021 W/m?K
0.020 W/m?K
100 kPa (14.5 psi)下的压缩率
13%
8%
比热容d
1.8 J/g °C
堆积密度
0.37 g/cc
工作温度e
-40°C至100 °C
防护膜
黑色PET
背胶类型
丙烯酸
RoHS f
符合限值要求
最大产品尺寸
100 mm x 200 mm
  1. 基于堆叠的每个组成层所报告的厚度值的标称厚度。

  2. 标称最小宽度。

  3. 基于ASTM C518修改版的标称导热系数值。

  4. 根据ASTM E2716方法B在75°C下测量的标称热容。

  5. 替代背胶要求超过100°C。

  6. 据我们所知,上列产品不含任何超过RoHS指令2011/65/EU中列出的最高浓度值的限制物质,并符合RoHS Recast指令第4条(包括委员会授权指令2015/863)的物质限制。

* 所有数值均基于标称特性,非产品规格和公差。

 

GORE?隔热膜用于手机散热

为了在手机的纤薄设计内实现理想的热管理,戈尔的工程师选择采用性能强大的戈尔隔热膜,戈尔隔热膜的出色性能以及超快的开发速度超出了客户的预期

 

该手机热管理项目的主要成果包括:

  • 实现更纤薄的手机设计,同时保持出色耐热性能
  • 将热点温度降低多达6°C,具体取决于隔热膜厚度
  • 可针对不同的形状和厚度进行定制
  • 客户得以按时启动大批量生产

     

  • 巩固了戈尔与客户之间的合作关系,从而为戈尔隔热膜在折叠屏手机和其它旗舰机型中的进一步应用铺平了道路

     

     

GORE?隔热膜用于电脑平板散热

笔记本电脑中的内存通常会产生很高的热负载。因此设计师会使用内存均热材料来给内存区域散热,将热量转移到其它区域。在这些均热材料设计中加入戈尔隔热膜,有助于进一步减少电脑外壳上的热点。

 

戈尔(GORE)隔热膜还可与笔记本电脑中的均热板结合使用。尽管采用两相冷却技术的均热板在为高功率元器件散热方面效果显著,但用于制作均热板的材料具有垂直方向上的导热性。这会让热量到达笔记本电脑外壳表面,形成热点。可将戈尔隔热膜安装于均热板的特定部分上,从而提高其散热效率,并降低热点温度。

使用成果:戈尔隔热膜成功降低温度并延迟降频,使笔记本电脑实现了15-40%的显著性能提升。

 

来源:美国戈尔

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

新能源电池安全管理解决方案呼之欲出,特别是,具有隔热、阻燃等功能特点的新材料受到市场青睐,气凝胶隔热片是其中最重要的新材料之一。气凝胶隔热片主要用于电池包中、电池单体之间的隔热、阻燃,也可用于车身的隔热、阻燃。气凝胶企业产业链从成胶,封装,到电池包、管道等下游应用,从材料的前驱体到各种纤维如陶瓷纤维,玻璃纤维,泡棉等,以及封装材料如PET、PI膜,热熔胶、硅胶框等,同时也包括在生产过程中的设备,如超临界设备,热压机,模切设备。欢迎相关产业链人士加入。

作者 ab, 808