Kā PTFE siltumvadītspēja mainās atkarībā no temperatūras un pildvielas satura?

Galvenais PTFE termiskais trūkums ir tā ierobežotā siltuma vadītspēja. Tomēr šī īpašība nav nemainīga, bet mainās atkarībā no temperatūras, un to var pielāgot, pievienojot ķīmiskas vielas. Šī šo atšķirību izpratne ļauj prognozēt sildītāja veiktspēju ekspluatācijā. Tiek analizēta temperatūras pildvielas ietekme uz PTFE siltumvadītspēju, un gan temperatūras atkarība, gan materiāla sastāvs ir tieši iesaistīti siltuma pārneses projektēšanas robežās.

Tīrs PTFE: sākotnējā termiskā uzvedība
Tīra PTFE siltumvadītspēja ir aptuveni 0,25 W/m K apkārtējās vides temperatūrā. Tas labi iekļaujas zemas vadītspējas polimēros, ievērojami mazāk nekā metālos un pat daudzās inženierplastmasās.

Palielinoties temperatūrai, siltumvadītspēja nedaudz palielinās. Palielinājums ir mērens un nemaina materiāla būtisko izolācijas raksturu. PTFE elektrovadītspēja nesasniedz metālisku līmeni pat augstā temperatūrā. Tā joprojām ir siltuma barjera. Siltuma transportēšanas efektivitāte ir minimāla uzlabojusies, palielinoties molekulārajai mobilitātei.

Ir vērts pieminēt, ka šis no temperatūras atkarīgais uzlabojums ir nedaudz niecīgs salīdzinājumā ar vispārējo slikto bāzes vadītspēju.

Temperatūras ietekme uz siltuma pārneses spēju
Lēns pieaugums ar apkuri
PTFE molekulārā mobilitāte palielinās, palielinoties temperatūrai, izraisot nedaudz efektīvāku fononu transportēšanu. Tā rezultātā nedaudz uzlabojas siltumvadītspēja, lai gan materiāls joprojām lielākoties ir izolators.

Praktiskās termiskās sistēmās tas nozīmē, ka sildītāja reakciju, izmantojot PTFE apvalkus, joprojām ierobežo vadītspējas pretestība. Līdz ar to materiāla temperatūras paaugstināšanās ir lielā mērā atkarīga no virsmas siltuma plūsmas un biezuma, nevis no tilpuma vadītspējas izmaiņām.

Pat lielos ekspluatācijas apstākļos PTFE joprojām darbojas kā barjera aizsardzībai, nevis kā efektīvs siltuma sadalītājs.

Pildvielu ietekme uz siltumvadītspēju
Oglekļa, grafīta un stikla modifikācijas
Pildvielu izmantošana rada ievērojamas vadītspējas atšķirības. Izmantojot oglekļa pildvielas, piemēram, oglekli vai grafītu, nevis neapstrādātu PTFE, siltumvadītspēju var uzlabot divas līdz trīs reizes. Stikla šķiedras arī maina termisko uzvedību, lai gan tas nav tik nozīmīga ietekme uz vadītspējas palielināšanu.

Šādu izmaiņu rezultātā tiek iegūti kompozītmateriāli ar daļēji uzlabotiem siltuma pārneses kanāliem, izmantojot polimēru matricā iekļautos vadošos pildvielu tīklus.

The increases in heat conductivity do, however, have trade-offs. Mechanical flexibility decreases, elongation at break reduces and brittleness increases. Such alterations influence the durability under heat cycling and mechanical stress in the long term .

Turklāt pildvielas var vājināt ķīmisko pretestību vai veidot mikrokanālus, kas var mazināt pilnīgu inerci, kas nepieciešama īpaši-tīrā ķīmiskā vidē.

Siltumvadītspējas salīdzinājuma kopsavilkums