8.6. Керамике-полимерные материалы

Развитие микроэлектроники и электротехники связано с решением проблемы отвода тепла от радиоэлектронной аппаратуры повышенной мощности и уменьшения потерь в нагревательных элементах электро­техники. Проблема решается путем разработки и создания керамико-полимерныхматериалов с повышенными теплофизическими характе­ристиками, химической и радиационной стойкостью, достаточной удельной прочностью, низкой плотностью. Основными компонента­ми композиции являются керамические порошки оксидных, нитрид-ных и карбидных соединений и полимерная связка. Наполнителем композиции могут служить также металлические порошки. Наиболь­ший эффект получен при применении порошков нитрида алюминия, обработанных по специальной технологии, позволяющей получить оптимальное строение и размер частиц керамики (49...60 мкм) с ми­нимальным объемным содержанием полимерной связки (до 20 %). В качестве полимерной связки нашел применение мономолекулярный силаксановый каучук, технология полимеризации которого относится к экологически чистым производствам. Полимеризация связующего компонента осуществляется при комнатной температуре в течение 30 мин.

Для повышения прочности керамико-полимерных композицион­ных материалов осуществляют модифицирование структуры полимера за счет введения нанодисперсных керамических частиц (2...3 мае. %) либо путем упрочнения полимерной матрицы стеклотканью или стек­ловолокнами. Теплофизические характеристики керамико-полимер-ного материала повышают за счет введения специальных наполните­лей (керамических и металлических порошков, порошков искусствен­ного алмаза или графита), которые изменяют химический состав и повышают физико-механические свойства материала.

Технология получения композиционного материала состоит из двух стадий: смешивания полимерной смолы, катализаторов, наполните­лей, модификаторов и формования давлением с введением армирующих материалов. Смешивание осуществляют в специальных смесите­лях или непосредственно в процессе напыления смолы на упрочняю­щие волокна с использованием газовых аппаратов для напыления пла­стмассовых порошков. Формование пастообразной смеси (гелей) осуществляют в специальных матрицах, аналогично получению пла­стмасс.

Из керамико-полимерных композиционных материалов получа­ют эластичные теплоотводящие диэлектрики и, добавляя в них угле­родные волокна, изготавливают гибкие нагреватели, в которых эти волокна служат нагревательным элементом. Технические характери­стики гибких нагревателей представлены в табл. 8.2.

Таблица 8.2

Свойства тешюотводящих диэлектриков и гибких нагревателей

Свойства	Значение
Диэлектриков:
удельное объемное сопротивление, Ом • см	1014
теплопроводность, Вт/(м • К)	1...2
пробивное напряжение, не менее, кВ	3,0
тангенс угла диэлектрических потерь (при 1000 Гц)	(4...4,5) ■ 10~13
рабочая температура, °С	-60...+260
Нагревателей:
мощность нагревателя (1650 х 66 мм), U = 110 В, кВт	1,3
мощность нагревателя (2580 х 66 мм), U = 95 В, кВт	1,1
температура нагрева (номинальная), °С	300
электрическая прочность изоляции, кВ/мм	15

Гибкие нагреватели применяются в нагреваемых плитах прессов, а также для обогрева штампов, труб, емкостей, топливных насосов дизельных двигателей и др. Они представляют собой разборную или неразборную конструкцию, состоящую из углеродной тканой ленты с металлизированными контактами и керамико-полимерной эла­стичной теплопроводящей изоляции.