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Dienstag, 21. Januar 2020
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Wissenschaft & Technik, Technologien

Graphen- und Bornitrid-Nanoplättchen zur Verbesserung von Dampfbarriereeigenschaften

Mittwoch, 15. Januar 2020

Wissenschaftler untersuchen Graphen- und Bornitrid-Nano-Plättchen als Alternative zu Ton in Epoxid-Nanokompositen.

Die GNP-beladene Polymerschicht bietet eine wesentlich höhere Barrierewirkung als die BNNP-beladene Beschichtung. Bildquelle: mcmurryjulie / Pixabay. (Symbolbild)
Die GNP-beladene Polymerschicht bietet eine wesentlich höhere Barrierewirkung als die BNNP-beladene Beschichtung. Bildquelle: mcmurryjulie / Pixaba...

Die Verbesserung der Barriereeigenschaften von Beschichtungsmaterialien ist für den Verguss empfindlicher elektronischer Bauteile unerlässlich, um das Eindringen von Feuchtigkeit zu verhindern. Ein weiterer Aspekt ist die Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit, die für ein effizientes Wärmemanagement erforderlich ist. Die Barriere von Polymeren wird durch den Einsatz von undurchlässigen 2D-Füllstoffen deutlich verbessert. Tone, die der häufigste "Barrieremodifikator" für Polymere sind, sind weniger effektiv bei der Reduzierung der Wasserdampfdurchlässigkeit, da sie Wasser aufnehmen und aufquellen.

Wissenschaftler konzentrieren sich nun auf die Zugabe von Graphen und Bornitrid-Nano-Plättchen (GNP und BNNP) als Alternative zu Ton, die beide für die meisten Gase und Flüssigkeiten undurchlässig sind. Die Ausrichtung der Füllstoffe innerhalb der Matrix hat einen wesentlichen Einfluss auf die Barriereeigenschaften. Deshalb wurde das Nanokomposit mit einem Stabbeschichtungsverfahren auf eine Oberfläche aufgebracht.

Deutlichere Barriereverbesserung

Das größere Aspektverhältnis (-700) des GNP-Füllstoffs (im Vergleich zu BNNP) führt zu einer Ausrichtung senkrecht zum Dampfstrom bei der Stabbeschichtung. Als Ergebnis bietet der GNP-beladene Polymerschicht eine deutlichere Barriereverbesserung (80 Prozent Reduktion der Permeabilität) als die BNNP-beladene Schicht (60 Prozent Reduktion). Darüber hinaus war die Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit der reinen Epoxidmatrix (0,2 W/(mK)) höher, wenn sie mit GNPs (2,18 W/(mK)) beladen war, als mit den BNNPs (0,57 W/(mK)), wahrscheinlich aufgrund der hohen intrinsischen Wärmeleitfähigkeit und des größeren Aspektverhältnisses des ersteren.

Die Studie wurde in Progress in Organic Coatings, Volume 136 veröffentlicht.

Bildquelle: Pixabay.

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