熱放散課題の解決：ZYE真空式遊星混合機、液体金属とシリコーンオイルの混合ボトルネックを克服し、高付加価値製造を支援
先端材料合成、電子封装、熱管理などの最先端分野において、液体金属とシリコーンオイルの複合システムは、液体金属の高熱伝導性・導電性と、シリコーンオイルの優れた潤滑性、密封性、化学的安定性を兼ね備えることから、幅広い応用が期待されています。
液体金属（主成分はナトリウム、カリウム、ガリウム、ビスマスなどの低融点金属およびその合金）は、一般に高密度かつ高い表面張力を有し、シリコーンオイルとの間には大きな密度差と相性の問題があります。従来の撹拌機では両者の均一で安定した混合を達成するのが難しく、分層や凝集などの問題が生じやすく、これが複合システムの性能に深刻な影響を及ぼします。
熱管理材料における液体金属-シリコーンオイル複合システムの主な応用：
電子デバイスの放熱： チップ、CPU、パワーデバイスなどの高密度発熱部品に適用可能。複合システムは、熱伝導グリス、放熱シート、または液冷媒体として機能し、素早く熱を伝導して放散し、デバイスの過熱を防ぎます。
新能源機器の熱管理： パワーバッテリーやエネルギー貯蔵設備の放熱モジュールに使用可能。均一に分散した液体金属が放熱効率を向上させ、高温環境における設備の安定性と寿命を保証します。
精密電子封装の放熱： 電子封装時の熱管理ニーズに対応し、熱伝導性と密封性の両方を提供。パッケージ内部からの熱伝達と同時に、部品を外部環境の影響から保護します。
しかし、液体金属とシリコーンオイルの混合プロセスは、研究開発段階で複数の技術的ボトルネックに直面しています。材料特性の観点から見ると、液体金属の密度は一般的に6-7 g/cm³の範囲であるのに対し、シリコーンオイルの密度はわずか0.9-1.0 g/cm³です。この大きな密度差により、混合過程中に液体金属は容易に沈降し、シリコーンオイルは浮上するため、安定した分散系を形成することが困難です。液体金属の高い表面張力は、シリコーンオイル中で微細な液滴に砕け散ることを妨げ、むしろ大きな粒子に凝集する傾向があり、複合システムの均一性を低下させます。同時に、シリコーンオイルの粘度は液体金属の拡散を妨げ、搅拌をさらに困難にします。
撹拌機や高速分散機などの従来の混合装置は、単一方向のせん断力や衝撃力に依存することが多く、不均一な混合力場をもたらします。これらは材料間の界面張力を克服するのが難しく、局所的な滞留部（デッドゾーン）を生じやすいです。その結果、混合システムの安定性が悪く、静置後すぐに分層が生じ、実際の応用で求められる材料性能の均一性の要求を満たせません。したがって、強力なせん断、高分散、かつデッドゾーンのないミキシングを実現できる装置が必要であり、液体金属とシリコーンオイルの深度的な融合を達成する必要があります。実際に、ZYE真空式遊星混合機は、その独自の行星搅拌原理と卓越した性能を活かし、これら2つの混合が困難な液体材料を均一にペースト状に混合し、これらの技術的課題の克服に成功しています。
二、ZYE遊星真空混合機の技術的優位性
高効率混合機として、ZYE遊星真空混合機の中核的な利点は、その独自の遊星運動構造と多次元的な混合力場設計にあり、これは液体金属とシリコーンオイルの混合課題に特化して対応しています。
（一）デッドゾーンのない均一混合を実現する遊星運動
ZYE遊星混合機は、搅拌において「公転＋自転」という複合運動モードを採用しています。回転する混合容器は、装置の中心軸周りで公転すると同時に、自身の軸周りで高速自転します。この運動パターンにより、混合容器内の材料は複雑な対流、せん断、拡散運動を起こし、混合のデッドゾーンを完全に排除します。密度差の大きい液体金属とシリコーンオイルにとって、公転によって生じる遠心力は材料を容器壁に沿って流動させ、液体金属の沈降を防止します。自転によって生じる強力なせん断力は、液体金属の凝集体を効果的に破砕し、微細な液滴としてシリコーンオイルマトリックス内に均一に分散させ、分層と凝集の問題を根本的に解決します。
（二）材料の相容性を高める強せん断及び高圧練り
液体金属とシリコーンオイルの間の相容性の悪さと弱い界面結合強度は、複合システムの安定性に直接影響します。ZYE真空脱気機は、回転過程で最適化された機械パラメータを通じて、極めて高いせん断速度と局部圧力を発生させます。この強力なせん断力は、液体金属の表面張力の障壁を破り、それを無数のマイクロン乃至ナノスケールの液滴に引き裂くことができます。これらの液滴の新鮮な表面が空気中の微量酸素やシリコーンオイル中の溶存酸素に接触すると、瞬時に固体の酸化ガリウム（Ga₂O₃）膜を形成し、液滴表面を被覆します。シリコーンオイルに被覆されることで、液体金属液滴の挙動が変化します。それらはシリコーンオイル中により容易に微細な液滴へと分散し、「液体金属エマルジョン」を形成するようになります。
（三）様々な混合ニーズに適応可能な調整可能パラメータ
異なる応用シナリオでは、液体金属の分散粒子径、混合システムの粘度、固液比など、液体金属-シリコーンオイル複合システムのパラメータにバリエーションが必要です。ZYE遊星混合機は、公転速度、自転速度、混合時間、真空度など、複数のパラメータの精密制御をサポートしています：公転と自転の速度比を調整することで、せん断力と対流強度を変更できます。装備された真空システムは、高速回転で発生した気泡を除去できます。
（四）生産の継続性を保証する高効率・省エネルギー
長時間の高速攪拌を要する従来の混合設備と比較して、ZYEペースト混合機は、その効率的な力場伝達により、比較的短時間で液体金属とシリコーンオイルの深度的なミキシングを達成し、生産性を大幅に向上させます。同時に、この装置は最適化された動力伝達構造を特徴とし、その結果、エネルギー消費量が低くなっています。独立した容器設計により、材料残留が最小限に抑えられ、洗浄が容易であり、規模化された生産における継続性と経済性の要求を満たします。
現在、ZYE遊星真空混合機はフルシナリオ対応を実現しており、処理能力は2gの小さな実験室サンプルから100kgの規模での生産バッチまでシームレスに接続されます。粘度適応範囲は0-200万cpsを完全にカバーし、研究開発、小規模試作からパイロット検証、バッチ生産に至るまでの企業のニーズ全体を完璧に満たします。
2025年開催予定の第6回熱管理産業展がまもなく始まります。ZYEは皆様のご参加を心よりお待ちしております。会場では、当社の先進的な遊星搅拌機をご覧いただき、お客様に合わせた全プロセスソリューションをご紹介し、皆様と共に熱管理材料イノベーションの限界に挑んでまいります。
Shenzhen ZYE Technology Co., Ltd.
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