Nouveau Matériau: Composite De Graphène À Conduction Thermique Hautement Anisotrope Pour Un Contrôle Synergique De La Glace Photoélectrique Et Thermique

L'équipe de Wang zhenyang, de l'Institut de physique des solides de l'Académie des sciences de Hefei de l'Académie chinoise des sciences, a développé une structure à double couche de matériau composite Graphène / polymère avec un rapport de conductivité thermique anisotrope élevé, une efficacité de conversion photothermique / électrothermique élevée et de bonnes propriétés hydrophobes et mécaniques, conformément à l'idée de conception « conception de structure imprimée en 3D - ingénierie d'interface Laser - régulation des performances inter - échelle».

Afin d'utiliser les propriétés de conductivité thermique anisotrope de la Feuille de graphène, l'étude a utilisé la technologie d'impression 3D de moulage par dépôt en fusion à double buse, a réalisé un arrangement directionnel de graphène, a conçu une structure bicouche composée de polyuréthane thermoplastique renforcé de Graphène et de polyuréthane thermoplastique pur, a évalué l'effet directionnel de conductivité thermique et de stockage thermique de la structure bicouche de polyuréthane thermoplastique renforcé de Graphène.Il a été constaté que le Graphène de plus grande taille améliore les propriétés de conduction thermique intrafaciale en raison du chemin continu de conduction thermique formé.La conductivité thermique dans la direction IP du composite polyuréthane thermoplastique renforcé de Graphène supérieur est de 4,54W / (m·k),Environ 6 fois la conductivité thermique dans la direction TP, tandis que la Sous - couche de polyuréthane thermoplastique pur améliore encore cette performance, donnant à la structure bicouche de polyuréthane thermoplastique renforcé de Graphène un rapport de conductivité thermique anisotrope d'environ 8.

Pour améliorer les propriétés de conductivité thermique anisotrope des matériaux composites, des structures bicouches en polyuréthane thermoplastique renforcé au Graphène ont été étudiées en utilisant un traitement induit par laser pour l'impression 3D.Il a été constaté que le traitement au laser préserve l'orientation des feuilles de Graphène dans le complexe et l'intégrité de la structure bicouche, expose et reconstruit le réseau de graphène, forme une couche renforcée de carbonatation de polyuréthane thermoplastique et régule son état défectueux, augmentant la conductivité anisotrope et le rapport de conductivité thermique anisotrope.Après le traitement au laser pour décomposer la matrice de polymère, la structure micro - échelle formée à la surface du matériau composite avec une surface rugueuse améliore l'hydrophobicité de la surface du matériau, de sorte que la lumière incidente se reflète plusieurs fois pour prolonger le trajet optique, améliorant l'efficacité de conversion photothermique.

Ce travail, qui combine l'analyse par éléments finis et la simulation de la dynamique moléculaire pour étudier et optimiser les modèles d'impression de moulage par dépôt fondu avec le traitement laser du processus de décomposition des polymères, promet de fournir de nouvelles solutions pour des applications telles que le dégivrage et l'antigivrage des panneaux photovoltaïques des surfaces d'ailes d'aéronefs et des antennes de murs extérieurs de bâtiments.

Les résultats ont été publiés dans Carbon et Chemical Engineering.Journal).Les efforts de recherche sont soutenus par le programme national de recherche et développement clés et le Fonds national des sciences naturelles.