Samir Saberi
De thermische geleiding van epoxyhars is twintig procent beter bij toevoeging van vier volumeprocent aan nanodeeltjes van aluminiumnitride die een oppervlaktebehandeling hebben ondergaan.
Dit concludeert Roman Kochetov in een 22 mei te presenteren promotieonderzoek aan de TU Delft. Zijn onderzoek maakt deel uit van onderzoeksproject NanoPower, dat weer onderdeel is van het door de overheid gefinancierde programma IOP EMVT.
De vraag naar steeds kleinere en milieuvriendelijke isolatiecomponenten die geen elektriciteit geleiden, maar juist wel warmte kunnen afvoeren, neemt gestaag toe. Kochetov bekeek de thermische eigenschappen van verschillende composieten die behalve epoxyhars ook nanodeeltjes van metalen bevatten. Behalve aluminiumnitride onderzocht de Delftse onderzoeker de eigenschappen van nanocomposieten met toevoegingen van aluminium, magnesium- en siliciumdioxide en boornitride.
De betere thermische eigenschappen van de nanocomposieten schrijft Kochetov toe aan de aanwezigheid van een scheidingsvlak tussen de polymeermatrix en de nanovulling. ‘Er bestaat nu alleen nog indirect bewijs is voor het bestaan van deze tussenlaag. Toch kun je stellen dat de amorfe structuur van polymeren in de tussenlaag zodanig georganiseerd is, dat de polymeerketen loodrecht op het oppervlak van de nanodeeltjes staat’, aldus Kochetov. ‘Het gevolg: een geordende laag die warmte veel beter geleidt dan het gedeelte van het amorfe polymeer dat niet door de nanodeeltjes beïnvloed is.’
Uit het onderzoek blijkt dat niet alleen de eigenschappen van deze tussenlaag de thermische geleidbaarheid van de composieten bepalen. Ook de grootte- en oppervlakteveranderingen van de deeltjes en hun geometrische verhoudingen en kristalstructuur spelen een rol. Kochetov: ‘Er is nog veel onderzoek nodig voordat nanocomposieten commercieel beschikbaar zijn. De wereld van de elektrische energietechniek heeft de ogen nu gericht op de ontwikkeling van transitiematerialen, die naar verwachting binnen vijf tot tien jaar op de markt verschijnen.’
