Aplicación de la preparación de polvos basada en tecnología de plasma térmico en materiales de gestión térmica
La miniaturización e integración de dispositivos electrónicos plantea mayores requisitos de disipación de calor para los materiales de gestión térmica basados en polímeros. El desarrollo de nuevos rellenos de alta conductividad térmica para construir vías de conducción térmica eficaces es clave para lograr materiales de gestión térmica de alto rendimiento.
La tecnología de plasma térmico ofrece grandes ventajas en la preparación de polvos esféricos de tamaño nanométrico y micrométrico, como el polvo esférico de silicio y el polvo de alúmina, gracias a su alta temperatura, atmósfera de reacción controlable, alta densidad energética y baja contaminación.
Tecnología de plasma térmico
El plasma es el cuarto estado de la materia, después del sólido, el líquido y el gas. Es un agregado eléctricamente neutro compuesto por electrones, cationes y partículas neutras. Según la temperatura de las partículas pesadas en el plasma, este se puede dividir en dos categorías: plasma caliente y plasma frío.
La temperatura de los iones pesados en el plasma caliente puede alcanzar de 3×10⁻¹ a 3×10⁻¹ K, lo que básicamente alcanza el estado de equilibrio termodinámico local. En este estado, el plasma térmico presenta la siguiente relación: temperatura del electrón Te = temperatura del plasma Th = temperatura de excitación Tex = temperatura de reacción de ionización Treac, por lo que el plasma térmico presenta una temperatura termodinámica uniforme.
Preparación de polvos esféricos con plasma
Debido a las características de alta temperatura y rápida velocidad de enfriamiento del plasma térmico de alta frecuencia, se utiliza la tecnología de deposición física de vapor para preparar nanopolvos.
Existen dos métodos principales para preparar polvos esféricos con plasma.
Uno consiste en introducir polvos de materia prima de forma irregular y gran tamaño en el arco de alta temperatura del plasma térmico y utilizar el entorno de alta temperatura generado por el plasma térmico para calentar y fundir rápidamente las partículas de materia prima (o fundir la superficie). Debido a la tensión superficial, el polvo fundido forma una esfera y se solidifica a una velocidad de enfriamiento adecuada para obtener un polvo esférico. El segundo método consiste en utilizar polvos irregulares o precursores como materia prima y plasma térmico como fuente de calor de alta temperatura. Las materias primas reaccionan con las partículas activas que contienen y se enfrían y depositan rápidamente para generar polvos ideales.
Gracias a las características de alta temperatura, alta energía, atmósfera controlable y ausencia de contaminación del plasma térmico, se pueden preparar polvos esféricos de alta pureza, alta esfericidad y diferentes tamaños controlando parámetros como la alimentación, la velocidad de enfriamiento y la potencia del plasma durante el proceso de preparación. Por lo tanto, el uso de la tecnología de plasma para preparar polvos esféricos se ha extendido cada vez más en los sectores energético, aeroespacial, químico y otros.