Ứng dụng chế tạo bột dựa trên công nghệ plasma nhiệt trong vật liệu quản lý nhiệt
Việc thu nhỏ và tích hợp các thiết bị điện tử đưa ra yêu cầu tản nhiệt cao hơn đối với vật liệu quản lý nhiệt gốc polyme. Việc phát triển các chất độn dẫn nhiệt cao mới để xây dựng các đường dẫn nhiệt hiệu quả là chìa khóa để đạt được vật liệu quản lý nhiệt hiệu suất cao.
Công nghệ plasma nhiệt có những ưu điểm lớn trong việc chế tạo bột hình cầu có kích thước nano và micron, chẳng hạn như bột silicon hình cầu và bột alumina, do nhiệt độ cao, bầu không khí phản ứng có thể kiểm soát, mật độ năng lượng cao và ô nhiễm thấp.
Công nghệ plasma nhiệt
Plasma là trạng thái thứ tư của vật chất ngoài rắn, lỏng và khí. Nó là một tập hợp trung hòa về điện tổng thể bao gồm các electron, cation và các hạt trung hòa. Theo nhiệt độ của các hạt nặng trong plasma, plasma có thể được chia thành hai loại: plasma nóng và plasma lạnh.
Nhiệt độ của các ion nặng trong plasma nóng có thể đạt tới 3×103 đến 3×104K, về cơ bản đạt đến trạng thái cân bằng nhiệt động lực học cục bộ. Ở trạng thái này, plasma nhiệt có mối quan hệ sau: nhiệt độ electron Te = nhiệt độ plasma Th = nhiệt độ kích thích Tex = nhiệt độ phản ứng ion hóa Treac, do đó plasma nhiệt có nhiệt độ nhiệt động đồng đều.
Chuẩn bị bột hình cầu bằng plasma
Dựa trên đặc điểm nhiệt độ cao và tốc độ làm mát nhanh của plasma nhiệt tần số cao, công nghệ lắng đọng hơi vật lý được sử dụng để chuẩn bị bột nano.
Có hai cách chính để chuẩn bị bột hình cầu bằng plasma.
Một là đưa bột nguyên liệu có hình dạng không đều và kích thước lớn vào hồ quang nhiệt độ cao của plasma nhiệt và sử dụng môi trường nhiệt độ cao do plasma nhiệt tạo ra để nhanh chóng làm nóng và làm tan chảy các hạt nguyên liệu (hoặc làm tan chảy bề mặt). Do sức căng bề mặt, bột nóng chảy tạo thành hình cầu và đông đặc ở tốc độ làm mát phù hợp để thu được bột hình cầu. Thứ hai là sử dụng bột không đều hoặc tiền chất làm nguyên liệu và plasma nhiệt làm nguồn nhiệt độ cao. Nguyên liệu phản ứng với các hạt hoạt động bên trong và được làm mát nhanh chóng và lắng đọng để tạo ra vật liệu bột lý tưởng.
Tận dụng đặc điểm nhiệt độ cao, năng lượng cao, khí quyển có thể kiểm soát và không gây ô nhiễm plasma nhiệt, bột hình cầu có độ tinh khiết cao, độ cầu cao và kích thước khác nhau có thể được chế tạo bằng cách kiểm soát các thông số trong quá trình chế tạo như cấp liệu, tốc độ làm mát và công suất plasma. Do đó, việc sử dụng công nghệ plasma để chế tạo bột hình cầu ngày càng được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực năng lượng, hàng không vũ trụ, công nghiệp hóa chất và các lĩnh vực khác.