Das traditionelle Wärmeleitfähigkeitsmodell basierend auf der effektiven Mediumstheorie beruht auf der Annahme einzelner Partikel, wodurch es schwierig ist, die Wechselwirkungen zwischen Füllstoffpartikeln aufgrund ihrer Nähe und die dadurch verursachten Richtungsänderungen des Wärmeflusses zu beschreiben; daher kann es das Durchbruchverhalten der Wärmeleitung nicht effektiv darstellen, was bei hoher Füllgrad zu erheblichen Vorhersageabweichungen führt. Daher haben wir zuvor ein Wärmeleitfähigkeitsmodell basierend auf der Theorie des minimalen Wärmewiderstandspfades vorgeschlagen, das den Wärmefluss auf den Pfad mit dem minimalen Gesamtwiderstand im System begrenzt und so eine genaue Vorhersage der Wärmeleitfähigkeit von hochgefüllten Polymer-/nahezu kugelförmigen Füllstoffverbundsystemen ermöglicht. Aufbauend darauf erweitert diese Studie die Idee des minimalen Wärmewiderstandspfades auf Verbundsysteme mit lamellenförmigen Füllstoffen. Durch die Äquivalenz der hochgradig ungeordneten und räumlich komplex korrelierten Verteilung lamellenförmiger Füllstoffe zu einer analytisch vereinfachten Wärmewiderstandsnetzwerkstruktur und die Einführung eines richtungsabhängigen Auswahlmechanismus der Theorie des minimalen Wärmewiderstandspfades werden vektorielle Eigenschaften des Wärmeflusses beschrieben, wodurch das durch das Zusammenrücken, Überlappen und Vernetzen lamellenförmiger Füllstoffe verursachte Durchbruch- und anisotrope Wärmeleitverhalten effektiv erfasst werden kann. Die Validierung anhand experimenteller Daten aus verschiedenen Materialsystemen zeigt für das Modell eine Anpassungsgenauigkeit von 0,98 bei über 200 Datensätzen von Verbundwerkstoffen mit lamellenförmigen Füllstoffen, bei einem durchschnittlichen relativen Fehler von nur 11,54 %, mit einem Vorhersagebereich bis zu 50 Vol.-%, was im Wesentlichen die derzeit verarbeitbaren lamellenförmigen Füllstoffverbundsysteme abdeckt. Das Modell bietet ein effizientes und zuverlässiges Werkzeug zur Vorhersage der Wärmeleitungseigenschaften von Polymer-/lamellenförmigen Füllstoffverbundsystemen und liefert auch eine theoretische Grundlage zum Verständnis des Durchbruchverhaltens der Wärmeleitung in Polymerverbundwerkstoffen.

lamellenförmige Füllstoffe; Polymerverbundwerkstoffe; theoretisches Modell; Wärmeleitkoeffizient; Durchbruchverhalten der Wärmeleitung