Aplicação da preparação de pó baseada na tecnologia de plasma térmico em materiais de gestão térmica
A miniaturização e a integração de dispositivos eletrónicos impõem maiores requisitos de dissipação de calor para os materiais de gestão térmica baseados em polímeros. O desenvolvimento de novos enchimentos de alta condutividade térmica para construir caminhos de condução térmica eficazes é a chave para alcançar materiais de gestão térmica de alto desempenho.
A tecnologia de plasma térmico apresenta grandes vantagens na preparação de pós esféricos em formato nano e micron, como o pó de silício esférico e o pó de alumina, devido à sua elevada temperatura, atmosfera de reação controlável, elevada densidade de energia e baixa poluição.
Tecnologia de plasma térmico
O plasma é o quarto estado da matéria, além de sólido, líquido e gasoso. É um agregado eletricamente neutro composto por eletrões, catiões e partículas neutras. De acordo com a temperatura das partículas pesadas no plasma, o plasma pode ser dividido em duas categorias: plasma quente e plasma frio.
A temperatura dos iões pesados no plasma quente pode atingir 3×103 a 3×104 K, o que basicamente atinge o estado de equilíbrio termodinâmico local. Neste estado, o plasma térmico tem a seguinte relação: temperatura dos eletrões Te = temperatura do plasma Th = temperatura de excitação Tex = temperatura da reação de ionização Treac, logo o plasma térmico tem uma temperatura termodinâmica uniforme.
Preparação de plasma de pós esféricos
Com base nas características de alta temperatura e rápida taxa de arrefecimento do plasma térmico de alta frequência, é utilizada a tecnologia de deposição física de vapor para preparar nanopós.
Existem duas formas principais de preparar pós esféricos com plasma.
Uma delas é passar pós de matéria-prima de forma irregular e grande para o arco de alta temperatura do plasma térmico e utilizar o ambiente de alta temperatura gerado pelo plasma térmico para aquecer e derreter rapidamente as partículas de matéria-prima (ou derreter a superfície). Devido à tensão superficial, o pó fundido forma uma esfera e solidifica a uma taxa de arrefecimento adequada para obter um pó esférico. A segunda é utilizar pós irregulares ou precursores como matérias-primas e plasma térmico como fonte de calor a alta temperatura. As matérias-primas reagem com as partículas ativas nelas contidas e são rapidamente arrefecidas e depositadas para gerar materiais em pó ideais.
Aproveitando as características de alta temperatura, alta energia, atmosfera controlável e ausência de poluição do plasma térmico, podem ser preparados pós esféricos de alta pureza, alta esfericidade e diferentes tamanhos controlando os parâmetros no processo de preparação, tais como a alimentação, a taxa de arrefecimento e a potência do plasma. Por conseguinte, o uso da tecnologia de plasma para preparar pós esféricos tem sido cada vez mais utilizado nas indústrias energética, aeroespacial, química e outros campos.