열 관리 소재에 대한 열 플라즈마 기술 기반 분말 제조의 적용

전자 기기의 소형화 및 집적화는 폴리머 기반 열 관리 재료에 대한 더욱 높은 방열 요구 사항을 제시합니다. 효과적인 열 전도 경로를 구축하기 위한 새로운 고열전도성 필러의 개발은 고성능 열 관리 재료 달성의 핵심입니다.

열 플라즈마 기술은 고온, 제어 가능한 반응 분위기, 높은 에너지 밀도, 낮은 오염으로 인해 구형 실리콘 분말 및 알루미나 분말과 같은 나노 및 마이크론 크기의 구형 분말을 제조하는 데 큰 이점을 제공합니다.

열 플라즈마 기술

플라즈마는 고체, 액체, 기체에 이어 물질의 네 번째 상태입니다. 전자, 양이온, 그리고 중성 입자로 구성된 전체적으로 전기적으로 중성인 집합체입니다. 플라즈마 내 중입자의 온도에 따라 고온 플라즈마와 저온 플라즈마로 나눌 수 있습니다.

고온 플라즈마 내 중이온의 온도는 3×103K에서 3×104K에 도달할 수 있으며, 이는 기본적으로 국소 열역학적 평형 상태에 도달합니다. 이 상태에서 열플라즈마는 다음과 같은 관계를 갖습니다. 전자 온도 Te = 플라즈마 온도 Th = 여기 온도 Tex = 이온화 반응 온도 Treac 이므로, 열플라즈마는 균일한 열역학적 온도를 갖습니다.

구형 분말의 플라즈마 제조

고주파 열플라즈마의 고온 및 빠른 냉각 속도의 특성을 바탕으로 물리 기상 증착 기술을 사용하여 나노분말을 제조합니다.

플라즈마를 이용하여 구형 분말을 제조하는 주요 방법은 두 가지입니다.

첫 번째는 불규칙한 모양과 큰 크기의 원료 분말을 열플라즈마의 고온 아크에 통과시키고, 열플라즈마에 의해 생성된 고온 환경을 이용하여 원료 입자를 빠르게 가열하여 용융(또는 표면을 용융)시키는 것입니다. 표면 장력으로 인해 용융된 분말은 구형을 형성하고 적절한 냉각 속도로 응고되어 구형 분말을 얻습니다. 두 번째는 불규칙한 분말 또는 전구체를 원료로 사용하고 열플라즈마를 고온 열원으로 사용하는 것입니다. 원료는 그 안의 활성 입자와 반응하여 급속 냉각 및 증착되어 이상적인 분말 재료를 생성합니다.

고온, 고에너지, 제어 가능한 분위기, 그리고 열 플라즈마의 무공해 특성을 활용하여, 공급, 냉각 속도, 플라즈마 전력과 같은 제조 공정의 매개변수를 제어함으로써 고순도, 고구형도, 그리고 다양한 크기의 구형 분말을 제조할 수 있습니다. 따라서 구형 분말을 제조하기 위한 플라즈마 기술은 에너지, 항공우주, 화학 산업 및 기타 분야에서 점점 더 널리 사용되고 있습니다.