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功能型散熱涂料

2023-12-12 00:20:43 hualin

散熱涂料是一種提高物體表面散熱效率,降低體系溫度的特種涂料,也就是功能型涂料。該功能型涂料有溶劑型、水性及(無溶劑)粉體幾種類型,如果從使用溫度分有低溫(<200℃)、中溫(200℃-600℃)及高溫(>600℃)三種類型。散熱涂料在不同溫度下,散熱效率不一樣;所以使用散熱涂料還需要根據(jù)發(fā)熱物體的表面溫度來選擇。



散熱涂料在工業(yè)及民用領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛,如需要散熱降溫的CPU、LED燈具、電器、機(jī)柜、電線電纜、暖氣片、風(fēng)機(jī)風(fēng)扇、熱力管道、罐體、工業(yè)設(shè)備、建筑、水箱、交通工具等;需要加強(qiáng)熱交換的如真空爐、真空暖氣片、真空管道、真空干燥器、熱交換器、傳導(dǎo)面積小對(duì)流空間不大的物體設(shè)備等;需要對(duì)傳導(dǎo)系數(shù)較小的物體進(jìn)行散熱降溫,如塑料、橡膠、PVC、玻璃鋼、陶瓷、水泥、布匹、皮革、紙張、玻璃、木材等;需要散熱又需要防水絕緣的如金屬、纖維等;需要保健的醫(yī)療產(chǎn)品如遠(yuǎn)紅外輻射治療儀;在居住房間內(nèi)壁涂裝遠(yuǎn)紅外輻射涂料還可以對(duì)人體具有很好的健康保健效果。這種通過涂料散熱的方法經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)單、方便,效果非常好,其不但能夠?qū)?duì)設(shè)備儀器造成危害的熱量擴(kuò)散出去,如CPU,LED燈具,電機(jī),電柜箱等;而且還可以將有用的熱量進(jìn)行更強(qiáng)的熱交換,提高環(huán)境溫度,如冬天使用的暖氣爐,散熱器等。因此,散熱涂料是熱源傳導(dǎo)的理想媒介,是利弊同時(shí)適用的功能型涂料,既能夠減小熱量對(duì)儀器設(shè)備產(chǎn)生的不利影響;也可以加強(qiáng)熱量的傳導(dǎo)交換。因此有人將熱量和熱源形象的比喻為“太陽”,也就是說夏天的火辣辣的太陽危害我們的皮膚,容易灼傷皮膚而冬天的太陽卻營(yíng)養(yǎng)我們的皮膚,那么散熱涂料就如護(hù)膚霜一樣可以起到利弊兼顧的作用。當(dāng)然這種比喻有點(diǎn)勉強(qiáng),可是也充分說明散熱涂料對(duì)于熱量傳導(dǎo)的雙向應(yīng)用效果,可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇。



散熱究竟是通過什么樣的方式進(jìn)行傳導(dǎo)和散熱的呢?熱傳導(dǎo)專家認(rèn)為具體是通過以下幾種途徑實(shí)現(xiàn):傳導(dǎo)散熱,就是熱量通過接觸的方式,傳送給溫度較低的物體,比如CPU的熱量是通過CPU外封裝金屬與散熱器緊密結(jié)合,熱量通過金屬件傳導(dǎo)出來;對(duì)流散熱,就是憑借流體流動(dòng)來交換熱量,這種流體通常為空氣,還如CPU,散熱器與空氣之間的散熱都是通過空氣散熱的,風(fēng)扇作用就是加大空氣流量,提高散熱效率;輻射散熱,就是以輻射形式將熱量傳遞給溫度較低的周圍環(huán)境,再如CPU散熱器一部分熱量是人眼看不見的,必須通過儀器檢測(cè)才能探測(cè)出來,這部分散熱就是輻射散熱;蒸發(fā)散熱,就是發(fā)熱體通過表面的液體蒸發(fā)來進(jìn)行散熱,如人體汗液蒸發(fā),熱電廠循環(huán)水散熱系統(tǒng),其中之一就是水冷卻塔熱水散熱冷卻。



從上述散熱的幾種途徑可以看出,如果能夠在原有散熱條件下,可以涂裝散熱涂料,就能賦能散熱設(shè)施,極大的提高散熱效率。為取得最大化的散熱效果,可以在選材、設(shè)計(jì)或者涂裝散熱涂料等工藝多方面綜合組合式應(yīng)用,如使用導(dǎo)熱系數(shù)高的材料,常見的是銅和鋁;增大散熱面積,平面改成翅翼或者波紋形式;加大空氣流量,增加發(fā)熱體與散熱體接觸面;涂裝散熱涂料,提高輻射率,導(dǎo)熱率,對(duì)于蒸發(fā)散熱方式,散熱涂料還可以吸收空氣中的水分,被汽化的水分增加蒸發(fā)散熱,又可以避免使用水分的不足,確實(shí)是一舉兩得,事半功倍的效果。因此,散熱涂料是最簡(jiǎn)單,最方便而且最廣泛的散熱方法,相對(duì)于單獨(dú)散熱功能的散熱涂料經(jīng)過涂料研發(fā)人員的改進(jìn)和創(chuàng)新,具有復(fù)合性能的散熱涂料也相繼問世并且大量應(yīng)用到實(shí)踐中,取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。如納米輻射散熱涂料,集防腐,防水,絕緣,自潔等多功能一體,解決了高濕,高蝕,高壓環(huán)境下的儀器設(shè)備散熱難題,一些3C涂料也融合了輻射散熱的技術(shù),確保了3C電器物品的使用壽命。



筆者了解到,隨著新能源電動(dòng)汽車的普及,大量的電動(dòng)汽車走進(jìn)千家萬戶,隨之配套的充電樁及供電配電柜屹立在各個(gè)小區(qū)及充電站。這些配電柜都是不飽和玻璃鋼全封閉結(jié)構(gòu),露天環(huán)境下特別是夏天內(nèi)部溫度高,散熱不理想,導(dǎo)致充電系統(tǒng)經(jīng)常發(fā)生故障。玻璃鋼電柜生產(chǎn)企業(yè)技術(shù)人員就此問題咨詢筆者有沒有好的辦法,筆者根據(jù)上述幾種散熱途徑建議首先使用散熱涂料,另外還需要設(shè)計(jì)配電柜空氣對(duì)流散熱設(shè)備(如風(fēng)扇),減小玻璃鋼厚度,采用波紋型結(jié)構(gòu)增加散熱面積和強(qiáng)度,玻璃鋼成型樹脂必須添加導(dǎo)熱粉,提高散熱效率。相信通過一系列的綜合的散熱工藝,筆者十分肯定會(huì)解決配電柜散熱不良導(dǎo)致的運(yùn)行故障問題,以此類推到其他儀器設(shè)備和物件散熱的難題,都可以通過這種綜合散熱工藝得以解決。



散熱涂料施工方法基本與噴涂的防腐涂料施工方法相同,溶劑型,水性散熱涂料可以采用刷涂,噴涂和浸涂及電泳的涂裝方法,粉體散熱涂料只能通過噴涂的方法施工,例如國(guó)內(nèi)一款為TM90-40的高輻射散熱降溫涂料的施工方法如下:
1.金屬表面處理,人工或者機(jī)械打磨,達(dá)到GB8923規(guī)定的St3要求,噴砂達(dá)到Sa2 1/2要求,粗糙度在40-50μm左右。表面干燥,無油無灰塵,無雜質(zhì)。
2.非金屬表面處理,基材預(yù)處理(粗糙處理),表面無粉化,干燥,無油無灰塵,無雜質(zhì)。
3.底漆涂裝,采用散熱涂料配套底漆(也有直接使用散熱涂料的),均勻無漏,不流掛,不堆積。
4.散熱涂料涂裝,刷涂,輥涂,浸涂都可以,刷涂時(shí)必須控制涂層厚度。噴涂采用高壓無氣噴涂,或者自動(dòng)化流水線噴涂,結(jié)構(gòu)復(fù)雜不易涂裝的表面可以使用浸涂,浸涂時(shí)注意浸涂次數(shù)及粘稠度。
5.施工溫度25℃左右,空氣相對(duì)濕度<85%,表干30分鐘,實(shí)干不低于48小時(shí),避免大風(fēng),揚(yáng)塵及雨淋,通風(fēng)良好。

散熱涂料在工業(yè)及民用領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,一直備受矚目,是節(jié)約能源,降低成本,實(shí)現(xiàn)綠色低碳的重要途徑和方法之一;更是保證儀器設(shè)備,特別是重要的,高端的儀器設(shè)備正常運(yùn)行和使用壽命的技術(shù)手段;關(guān)鍵的是減少了因?yàn)樯岵涣级鸬脑O(shè)備損壞危害,特別是一些致命性的危害,為社會(huì)和經(jīng)濟(jì)創(chuàng)造了無限的“隱形價(jià)值”。




當(dāng)今世界,隨著電子技術(shù),航空航天技術(shù),智能產(chǎn)品的的飛速發(fā)展,使用功能越來越多,功率也會(huì)越來越大,產(chǎn)生的熱量也因此不斷增加,另外取暖產(chǎn)品的最大化熱量交換,都給散熱技術(shù)帶來前所未有的各種各樣的新問題。我們有理由相信,散熱涂料也會(huì)在這波潮流下呈現(xiàn)繁榮景象,而且會(huì)對(duì)散熱涂料的進(jìn)一步開發(fā)創(chuàng)新產(chǎn)生積極的推波助瀾效應(yīng)。