Application de la préparation de poudre basée sur la technologie du plasma thermique dans les matériaux de gestion thermique
La miniaturisation et l’intégration des dispositifs électroniques imposent des exigences de dissipation thermique plus élevées aux matériaux de gestion thermique à base de polymères. Le développement de nouvelles charges à haute conductivité thermique, permettant de construire des chemins de conduction thermique efficaces, est essentiel pour obtenir des matériaux de gestion thermique hautes performances.
La technologie du plasma thermique présente de grands avantages pour la préparation de poudres sphériques de taille nanométrique et micrométrique, telles que la poudre de silicium sphérique et la poudre d’alumine, grâce à sa température élevée, son atmosphère de réaction contrôlable, sa densité énergétique élevée et sa faible pollution.
Technologie du plasma thermique
Le plasma est le quatrième état de la matière, après le solide, le liquide et le gaz. C’est un agrégat globalement électriquement neutre composé d’électrons, de cations et de particules neutres. Selon la température des particules lourdes dans le plasma, le plasma peut être divisé en deux catégories : le plasma chaud et le plasma froid.
La température des ions lourds dans le plasma chaud peut atteindre 3×103 à 3×104K, ce qui correspond à l’équilibre thermodynamique local. Dans cet état, le plasma thermique présente la relation suivante : température électronique Te = température du plasma Th = température d’excitation Tex = température de réaction d’ionisation Treac. Le plasma thermique présente donc une température thermodynamique uniforme.
Préparation plasma de poudres sphériques
Grâce aux caractéristiques de température élevée et de refroidissement rapide du plasma thermique haute fréquence, la technologie de dépôt physique en phase vapeur est utilisée pour préparer des nanopoudres.
Il existe deux principales méthodes de préparation de poudres sphériques par plasma.
La première consiste à faire passer des poudres de matière première de forme irrégulière et de grande taille dans l’arc haute température du plasma thermique, puis à utiliser l’environnement à haute température généré par le plasma thermique pour chauffer et faire fondre rapidement les particules de matière première (ou faire fondre leur surface). Grâce à la tension superficielle, la poudre fondue forme une sphère et se solidifie à une vitesse de refroidissement appropriée pour obtenir une poudre sphérique. La seconde consiste à utiliser des poudres irrégulières ou des précurseurs comme matières premières et le plasma thermique comme source de chaleur à haute température. Les matières premières réagissent avec les particules actives qu’elles contiennent et sont rapidement refroidies et déposées pour générer des poudres idéales.
Grâce aux caractéristiques de haute température, de haute énergie, d’atmosphère contrôlable et d’absence de pollution du plasma thermique, des poudres sphériques de haute pureté, de haute sphéricité et de différentes tailles peuvent être préparées en contrôlant les paramètres du processus de préparation tels que l’alimentation, la vitesse de refroidissement et la puissance du plasma. Par conséquent, l’utilisation de la technologie plasma pour la préparation de poudres sphériques est de plus en plus répandue dans les secteurs de l’énergie, de l’aérospatiale, de la chimie et d’autres secteurs.