Étude du modèle de conduction thermique polymère/charges laminaires basé sur le chemin de moindre résistance thermique

Lu He ,  

Qiang Fu ,  

Kai Wu ,  

摘要

Le modèle traditionnel de conduction thermique basé sur la théorie du milieu effectif est établi sur l'hypothèse d'une particule unique, ce qui rend difficile la description des interactions entre les particules de charge dues à leur proximité et les changements de direction du flux thermique qui en résultent. Par conséquent, il ne peut pas exprimer efficacement le comportement de percolation thermique, ce qui entraîne des écarts de prédiction significatifs dans des conditions de forte charge. À cette fin, nous avons précédemment proposé un modèle de conduction thermique basé sur la théorie du chemin de moindre résistance thermique, qui limite le flux thermique à passer selon le chemin de résistance thermique totale minimale dans le système, permettant une prédiction précise de la conductivité thermique des systèmes composites polymère/charges quasi-sphériques à haute charge. Sur cette base, cette étude étend davantage la pensée du chemin de moindre résistance thermique aux systèmes composites à charges laminaires. En représentant la distribution hautement désordonnée et spatialement corrélée des charges laminaires sous forme de structure simplifiée de réseau de résistance thermique analytique, et en introduisant un mécanisme de sélection directionnelle issu de la théorie du chemin de moindre résistance thermique, elle décrit les propriétés vectorielles du flux thermique, ce qui permet de capturer efficacement le comportement de percolation et de conduction thermique anisotrope induit par le rapprochement, le chevauchement et l'interconnexion des charges laminaires. La validation par des données expérimentales inter-matériaux montre que le modèle atteint un coefficient de corrélation de 0,98 sur plus de 200 ensembles de données de matériaux composites à charges laminaires, avec une erreur relative moyenne de seulement 11,54 %, et une plage de prédiction allant jusqu'à 50 % en volume, couvrant essentiellement les systèmes composites à charges laminaires actuellement transformables. Ce modèle offre un outil efficace et fiable pour prédire la performance thermique des systèmes composites polymère/charges laminaires, et fournit également une base théorique pour comprendre le comportement de percolation thermique dans les matériaux composites polymères.

关键词

charges laminaires; matériaux composites polymères; modèle théorique; coefficient de conductivité thermique; percolation thermique

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