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一、中間相瀝青基碳纖維(MPCF)簡介

? ? ?MPCF以易石墨化材料中間相瀝青為前驅體,經紡絲、氧化、碳化、石墨化等一系列工藝加工而成。由碳元素組成的片層大分子沿纖維軸取向排列,纖維呈高度石墨化狀態,在宏觀上表現出高模量、高導熱、導電性、電磁屏蔽性、阻尼性、熱膨脹系數低等優異性能,模量可達900GPa以上,導熱系數可達1200w/m﹒k以上。

二、中間相瀝青基碳纖維應用領域

(1)碳/碳 、碳/陶復合材料

? ??MPCF作為增強材料,賦予復合材料較高的力學性能,制件在高溫、高壓等苛刻條件下不易產生脆裂、破損、變形等問題;

? ??MPCF導熱系數大于1200W/m﹒K,加工而成的碳/碳復合材料優勢導熱方向導熱系數大于700W/m﹒K;

? ? MPCF熱膨脹系數低,通過合理的設計可使復合材料總體膨脹系數接近0;

? ? MPCF灰分值接近于0,避免了雜質元素對工藝過程的干擾,可生產高純度、大尺寸硅晶體;

? ? 產品形態多樣化,可滿足不同工藝及應用場景需求。

碳化纖維成形工藝

淺談中間相瀝青基碳纖維的應用前景

氧化纖維成形工藝

淺談中間相瀝青基碳纖維的應用前景

MPCF碳/碳、碳/陶復合材料典型應用

  • 單晶硅/多晶硅冶煉爐

  • 飛機及重載設備剎車片

  • 固體火箭發動機噴管

  • 運載火箭喉襯

  • 空間飛行器大面積薄板結構

  • 高超聲速飛行器熱端部件

? ? ? ? 熱場材料? ? ? ??

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淺談中間相瀝青基碳纖維的應用前景

飛機及重載設備剎車片

淺談中間相瀝青基碳纖維的應用前景

? ? ? ? ?火箭喉襯? ? ? ??

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淺談中間相瀝青基碳纖維的應用前景

(2).中間相瀝青基碳纖維導熱/導電塑料

? ??MPCF可賦予塑料優異的導熱/導電/電磁屏蔽等性能,在許多領域替代金屬材料。30%比重的中間相瀝青基碳纖維短切或磨碎纖維填充尼龍66復合材料可實現拉伸強度大于200MPa,彎曲模量大于20GPa,導熱系數大于10W/m﹒K,體積電阻率小于100Ω﹒cm的綜合性能水平。

導熱塑料市場應用:

??LED照明散熱器?

???電機/電動工具外殼

???線路板/電子器件封裝材料

???筆記本/平板電腦前后蓋

導電塑料市場應用:

?? 手機、基站等EMI/RFI電磁屏蔽

?? 自動駕駛系統毫米波雷達電磁屏蔽

?? 氫燃料電池雙極板

?? 通訊基站發射塔懸掛結構

?? 保密通訊電磁屏蔽

?? 金屬壓鑄基站殼體優質替代方案

 

? ? ?散熱器? ??

淺談中間相瀝青基碳纖維的應用前景

電磁屏蔽殼體

淺談中間相瀝青基碳纖維的應用前景

(3).中間相瀝青基碳纖維用于5G芯片散熱

? ??MPCF磨碎纖維與硅橡膠基體復合,纖維在流場、電場、磁場等方式作用下在硅橡膠中實現取向排列后,制成的導熱墊片在厚度方向導熱系數高達60W/m﹒K以上,是目前解決5G芯片界面散熱問題的優選方案。國內多家散熱材料知名企業,已經開始采用MPCF作為新一代散熱技術方案,將導熱填料陣列化,從而實現導熱系數質的提升。

 

5G芯片導熱墊片

淺談中間相瀝青基碳纖維的應用前景

(4).中間相瀝青基碳纖維金屬基復合材料

? ? 金屬基復合材料是以金屬為基體,無機非金屬的纖維、晶須、顆粒或納米顆粒等為增強體,經復合而成的新材料,一般可分為鋁基、鎂基、鈦基、銅基和鐵基復合材料等。MPCF金屬基復合材料可解決常規材料難以應對的高功率設備、高熱流聚集部位的散熱問題。

表現為:

? ??優勢方向導熱系數達到700W/m﹒K以上;

? ? ?MPCF熱膨脹系數低,與金屬基體結合,整體熱膨脹系數可設計性強;

? ? ?保留原金屬材料制件的工藝性及與設備整體的匹配性。

MPCF金屬基復合材料應用

  • 電子產品封裝材料

  • 汽車用大功率基板

  • 高導熱覆銅板

  • 光伏背板及光伏逆變器

高導熱電路印刷版(PCB)

淺談中間相瀝青基碳纖維的應用前景

? ? ? ? ? ?功率器件? ? ? ? ? ?

淺談中間相瀝青基碳纖維的應用前景

? ? ? ? ?光伏逆變器? ? ? ??

淺談中間相瀝青基碳纖維的應用前景

? ? ? ? ? 汽車電源基板? ? ? ??

淺談中間相瀝青基碳纖維的應用前景

5.電動汽車電池盒

? ? 鋰離子電池因具備高能量密度、高功率密度和長使用壽命的特點,存在熱失控問題,為提高電池運行安全性和穩定性,電池包外殼需要具備導熱且阻燃的特點。采用中間相瀝青基碳纖維復合材料方案制造電池包外殼,可實現殼體大幅度減重、導熱性能明顯提升、阻燃作用明顯的預期效果。

? ? 三菱、特瑞堡等多家企業已采用中間相瀝青基碳纖維作為導熱及增強材料,研制出能在高于1000℃的火焰環境下耐受時長超5min的導熱阻燃復合材料。并在電動汽車電池盒上獲得應用。

 

電動汽車電池盒

淺談中間相瀝青基碳纖維的應用前景

導熱阻燃復合材料

淺談中間相瀝青基碳纖維的應用前景

? ? ?中間相瀝青基碳纖維集合了輕量化、高模量、高強度、高導熱、導電性、電磁屏蔽性、熱膨脹系數低、工藝可設計性強等諸多特點,將成為多領域的關鍵材料,提高復合材料核心競爭力。

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淺談中間相瀝青基碳纖維的應用前景

原文始發于微信公眾號(諾科碳材):淺談中間相瀝青基碳纖維的應用前景

隨著電子設備朝著小型化、高功率密度、多功能化等方向發展,電子產品的迭代升級對于導熱散熱材料的性能提出更高的要求。過去僅依靠單一材料的散熱方案已逐漸無法滿足其高效率的散熱需求,新型材料+組合化、多元式的散熱材料方案逐漸成為市場主流。艾邦建有散熱材料交流群,歡迎掃碼加入:

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作者 gan, lanjie

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