Email this article Methodology for calculating the thermal conductivity coefficient of composite materials
- Authors: Tsionenko D.1, Kozlovsky I.2
-
Affiliations:
- Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники (БГУИР)
- ОДО «Евролиния»
- Issue: No 2 (233) (2024)
- Pages: 62-68
- Section: Design solutions
- URL: https://journals.eco-vector.com/1992-4178/article/view/629553
- DOI: https://doi.org/10.22184/1992-4178.2024.233.2.62.68
- ID: 629553
Cite item
Open Access
Access granted
Abstract
A technique is developed for calculating the averaged by the volume (effective) heat conductivity coefficient of elastic dielectric composite materials used in the production of heat-conducting gaskets, which are used in electronic equipment to ensure the required heat dissipation mode.
Full Text
About the authors
D. Tsionenko
Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники (БГУИР)
Author for correspondence.
Email: tsiond@tut.by
к. ф.-м. н., старший научный сотрудник, доцент
BelarusI. Kozlovsky
ОДО «Евролиния»
Email: eurolinia@mail.ru
к.т.н., директор, доцент
BelarusReferences
- Кац Д.С., Милевски Д.В. Наполнители для полимерных композиционных материалов: Справочное пособие / Пер. с англ. М.: Химия, 1981. 736 с.
- Колосова А.С., Сокольская М.К., Виткалова И.А., Торлова А.С., Пикалов Е.С. Наполнители для модификации современных полимерных композиционных материалов // Фундаментальные исследования. 2017. № 10-3. С. 459–465.
- Михеев В. А., Сулаберидзе В. Ш., Мушенко В. Д. Исследование теплопроводности композиционных материалов на основе силикона с наполнителями // Известия вузов. Приборостроение. 2015. Т. 58. № 7. С. 571–575.
- Димитриенко Ю.И., Соколов А.П. Метод конечных элементов для решения локальных задач механики композиционных материалов: учеб. пособие / М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2010. 66 с.
- Зарубин В.С., Кувыркин Г.Н., Савельева И.Ю. Эффективный коэффициент теплопроводности композита с шаровыми включениями // Тепловые процессы в технике. 2012. № 10. С. 470–474.
- Зарубин В.С., Кувыркин Г.Н., Савельева И.Ю. Эффективный коэффициент теплопроводности композита, армированного волокнами // Известия вузов. Машиностроение. 2013. № 5. С. 75–81.
- Марков А.В. Теплопроводность полимеров, наполненных дисперсными частицами. Модель // Высокомолекулярные соединения. Серия А. 2008. Т. 50. № 4. С. 709–719.
- TermalInfo. Свойства оксида алюминия Al2O3 и магния MgO. [Электронный ресурс]. Режим доступа http://thermalinfo.ru/svojstva-materialov/oksidy/svojstva-oksida-alyuminiya-al2o3-i-magniya-mgo. Теплофизические свойства, теплопроводность силикона. Режим доступа http://thermalinfo.ru/svojstva-zhidkostej/organicheskie-zhidkosti/teplofizicheskie-svojstva-teploprovodnost-silikona Дата обращения 01.11.2023
- Номакон Евролиния. Термическое сопротивление КПДТ-материалов. [Электронный ресурс]. Режим доступа https://nomacon.by/ru/production/thermally-conductive-dielectric-elastic-materials/ Дата обращения 11.11.2023.
Supplementary files
Supplementary Files
Action
1.
JATS XML
2.
Fig.1. Composite structure and problem parameters. Boundary conditions: T1 – heater temperature, T2 – radiator temperature, T1 > T2
Download (137KB)
3.
Fig.2. Examples of elementary cells at different directions of the temperature gradient (z axis): a – for a cylinder, the gradient is directed along the cylinder axis; b – for a cylinder, the gradient is directed perpendicular to the cylinder axis; in – for the ball
Download (116KB)
4.
Fig.3. Filler particles in the binder: a – the volume of the binder is less than the minimum, there are air cavities; b – the minimum volume of the ligament leads to the formation of a densely packed structure
Download (529KB)
5.
Fig.4. An example of constructing an equivalent circuit of thermal resistances for a two-dimensional cut of a composite. The temperature gradient is directed from top to bottom
Download (143KB)
6.
Fig.5. Dependence of the effective thermal conductivity coefficient on the thermal conductivity of the filler particle material for a close-packed cubic structure: a – for cylindrical filler particles; b – for filler particles in the shape of a ball. Simulation parameters: the diameter of each particle is 0.01 mm, the binder material is silicone, λ0 = 0.13 W/(m K)
Download (179KB)
7.
Fig.6. Dependence of the thermal conductivity coefficient of a homogeneous composite on the volume fraction of the binder
Download (143KB)
8.
Fig.7. Effective thermal conductivity of an uncompressed composite depending on the volume of the binder for different contents of air inclusions
Download (229KB)
9.
Fig.8. Structure of a gasket made of mesh-reinforced composite
Download (288KB)
10.
Fig.9. A composite containing a mixture of large and small filler particles. Thermal conductivity coefficients of a composite of large particles in a silicone binder (red line) and a composite containing small and large fractions (blue line)
Download (196KB)
