Thermal conductivity of polymer-based composites: Fundamentals and applications

Chen, Hongyu; Ginzburg, Valeriy V.; Yang, Jing; Yang, Yunlei; Liu, Wei; Huang, Yan Yan Shery; Du, Libo; Chen, Bin

doi:10.1016/j.progpolymsci.2016.03.001

Cited by 1,525 publications

(996 citation statements)

References 283 publications

Supporting

Mentioning

973

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…However, it is known that TC is not only a function of particle size; other parameters such as surface chemistry, morphology, and dispersion of fillers could affect TC as well. Therefore, more likely, the effect of size should be discussed with other parameters when interpreting the thermal conduction in polymer composites [38]. Fu et al reported higher TC f o r e p o x y a d h e s i v e s f i l l e d w i t h n a n o -s i z e d Al 2 O 3 compared with micron-sized filled ones.…”

Section: Effect Of Filler Size and Shapementioning

confidence: 99%

A review on the role of interface in mechanical, thermal, and electrical properties of polymer composites

Kashfipour

Mehra

Zhu

2018

Adv Compos Hybrid Mater

147

View full text Add to dashboard Cite

Composite materials and especially polymer composites are widely used in daily life and different industries due to their vastly different properties and design flexibility. It is known that the properties of the composites are strongly related to the properties of its constituents. However, it has been reported in many studies, experimentally and by simulations, that the characteristics of the composites do not follow the rule of mixing. It means that in addition to properties of the constituents, there are other parameters affecting the final physicochemical properties of composites. The interfacial interactions between fillers and host is one of the factors which can strongly affect the properties of the composite. In this review, we summarized the type of interactions between the constituents, their improvement techniques, interaction measurement methods, and the effects of interfacial interactions on thermal, mechanical, and electrical properties of composites.

show abstract

Section: Effect Of Filler Size and Shapementioning

confidence: 99%

A review on the role of interface in mechanical, thermal, and electrical properties of polymer composites

Kashfipour

Mehra

Zhu

2018

Adv Compos Hybrid Mater

147

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…Анализу теплопроводности гетерогенных смесей посвящено множество публикаций, что объясняется сложностью проблемы, появлением новых, в том числе наноструктуриро-ванных материалов, расширением областей применения гетерогенных структур [1][2][3][4][5]. Тео-ретическое описание явлений переноса в твердых телах, жидких и газообразных средах бази-руется на сходстве основополагающих уравнений [1,6,7].…”

Section: ключевые слова: теплопроводность дисперсный материал полимunclassified

“…Значения коэффициента c в формуле (1) для различных двухфазных композиций на ос-нове силикона СКТН марки А, полиуретана Сурэл-7 и эпоксидной смолы ЭД-20 с одним из наполнителей SiO 2 При исследованиях трехкомпонентных смесей и статистическом моделировании их эф-фективной теплопроводности [11] были выявлены закономерные связи коэффициентов K i , K j при переменных объемных долях первого (V 1 ) и второго (V 2 ) наполнителей соответственно с их свойствами.…”

Section: ключевые слова: теплопроводность дисперсный материал полимunclassified

Linear model for thermal conductivity of dispersed materials based on polymer binder

Mikheev¹,

Sulaberidze²,

Мушенко³

2017

Izv. vysš. učebn. zaved., Priborostr.

View full text Add to dashboard Cite

2 Общество с ограниченной ответственностью " СТОЛП", 195197, Санкт-Петербург, Россия Предложен метод конструирования формулы для оценок эффективной тепло-проводности композиций на основе полимерных связующих (силикон, поли-уретан, эпоксидная смола) с порошковыми теплопроводными диэлектрически-ми наполнителями (кварц, корунд, нитрид алюминия, карбид кремния и их пар-ные комбинации). Метод основан на обобщении экспериментальных данных, расчетно-экспериментальном определении эффективной теплопроводности аг-регатов наполнителей и поиске обобщенного эмпирического коэффициента в формуле, аналогичной формуле Бургера. Сконструированная с учетом ранее выявленных закономерностей при исследованиях трехкомпонентных смесей и статистическом моделировании их эффективной теплопроводности формула модифицирована с целью обеспечить условия выполнения трех предельных пе-реходов. Предложена степенная зависимость эмпирического коэффициента формулы от отношения теплопроводности наполнителя к теплопроводности связующего. Результаты расчетов по предложенной формуле в 95 % случаев отли-чались от интерполяционных значений эффективной теплопроводности на ±20 %. Ключевые слова: теплопроводность, дисперсный материал, полимерное свя-зующее, моделирование, линейная модельАнализу теплопроводности гетерогенных смесей посвящено множество публикаций, что объясняется сложностью проблемы, появлением новых, в том числе наноструктуриро-ванных материалов, расширением областей применения гетерогенных структур [1][2][3][4][5]. Тео-ретическое описание явлений переноса в твердых телах, жидких и газообразных средах бази-руется на сходстве основополагающих уравнений [1,6,7].Исходными данными для расчетов теплопроводности гетерогенного материала по теоре-тическим моделям являются как характеристики компонентов, так и свойства и структура мате-риала -теплопроводность, размеры частиц, шероховатость поверхности твердых частиц, плотность, степень черноты (при рассмотрении механизма переноса тепла излучением), пло-щадь контакта частиц, тепловое сопротивление контакта, а также температура и влажность среды, в которой материал применяется, и др. [1, 7 -11]. Расчетным моделям присущи су-щественные упрощения. Разработка более детальных моделей переноса тепла в гетерогенных материалах приводит к серьезному усложнению расчетных формул, но, как правило, не из-бавляет от необходимости введения допущений и эмпирических коэффициентов [9]. Собст-венно, этим в основном и объясняются продолжающиеся экспериментальные исследования новых композиций, равно как и поиск корректных моделей описания их свойств.В работе [11] показана возможность применения линейных моделей для приближенных оценок эффективной теплопроводности трехкомпонентных смесей для широкого диапазона содержаний порошковых наполнителей. Это позволяет для практических оценок использо-вать простые расчетные модели, например, формулу Бургера для сферических частиц [8]:

show abstract

“…Во многих публикациях, посвященных исследованию гетерогенных структур, отмечается, что частицы наполнителя образуют агрегаты и агломераты, а при наличии нескольких соеди-нений наполнителя -конгломераты. Следовательно, по большей части гетерогенные смеси не являются механическими и это существенно затрудняет моделирование их свойств, в частности эффективной теплопроводности [1][2][3]. На практике согласие известных аналити-ческих формул эффективной теплопроводности и экспериментальных данных, за исключени-ем модельных экспериментов, достигается путем конструирования формул с использованием метода инверсии компонентов и определения эффективной теплопроводности агломератов наполнителя [3][4][5][6][7][8].…”

Section: ключевые слова: теплопроводность полимеры композиционные мunclassified

Simulation of thermal conductivity of three-component composition

Mikheev¹,

Sulaberidze²,

Мушенко³

2016

Izv. vysš. učebn. zaved., Priborostr.

View full text Add to dashboard Cite

2 Общество с ограниченной ответственностью " СТОЛП", 191028, Санкт-Петербург, Россия Рассмотрены вопросы моделирования эффективной теплопроводности трех-компонентных композиций на основе полимерных связующих СКТН-А, Сурэл-7 и порошков минеральных наполнителей SiO 2 , SiC, Al 2 O 3 , AlN в широком диа-пазоне значений объемного содержания включений. Актуальность подбора композиций с двумя наполнителями обусловлена потребностями в разработке компаундов с требуемыми теплопроводностью, прочностными и деформацион-ными характеристиками. Предложен практически реализуемый подход к моде-лированию теплопроводности гетерогенных композиций с различным содержа-нием двух наполнителей, базирующийся на экспериментальном определении эффективной теплопроводности двухкомпонентных композиций с одинаковым связующим и различными наполнителями, а также дальнейшем расчете эффек-тивной теплопроводности трехкомпонентных смесей на основе множественной регрессии. Адекватность модели обеспечивается проверкой в нескольких точ-ках по объемному содержанию наполнителей, теплопроводность в которых определяется экспериментально. Приведены интерполяционные уравнения, описывающие теплопроводность композиций на основе полимерных связую-щих с двумя наполнителями. Предложено простое соотношение для практиче-ских оценок эффективной теплопроводности трехкомпонентных композиций, основанное на оцененной по экспериментальным данным для двухкомпонентных композиций эффективной теплопроводности агрегатов частиц наполнителя.

show abstract

Thermal conductivity of polymer-based composites: Fundamentals and applications

Cited by 1,525 publications

References 283 publications

A review on the role of interface in mechanical, thermal, and electrical properties of polymer composites

A review on the role of interface in mechanical, thermal, and electrical properties of polymer composites

Linear model for thermal conductivity of dispersed materials based on polymer binder

Simulation of thermal conductivity of three-component composition

Contact Info

Product

Resources

About