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導(dǎo)熱填料的導(dǎo)熱系數(shù)影響，不同填料優(yōu)缺點(diǎn)分析

文章出處：行業(yè)動(dòng)態(tài) 責(zé)任編輯：東莞東超新材料科技有限公司 發(fā)表時(shí)間：2023-03-16
　　?      不同形貌的粉體在基體中的分布狀態(tài)及導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)的形成，對(duì)體系的導(dǎo)熱率有重要影響。粉體的形貌主要有球形（類球形）、片狀、纖維狀、棒狀等，如果導(dǎo)熱粉體在基體中能形成最大堆積，相互結(jié)合形成類似網(wǎng)狀或鏈狀的導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)，那么該粉體即是提高材料導(dǎo)熱率的首選?？上攵瑺顚?dǎo)熱粉體在堆積上可以形成最有效的導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)。因此導(dǎo)熱率最高。

      但是若要綜合考慮體系的加工性能，片狀粉體在混合時(shí)顆粒間的接觸面積增大，導(dǎo)致體系的粘度增大，同時(shí)制得的導(dǎo)熱界面材料的柔韌性也會(huì)大幅度下降，所以片狀粉體不適于制備高導(dǎo)熱界面材料。而球形粉體對(duì)體系的增稠幅度較小，填充量增大，可使基體的導(dǎo)熱率有較大幅度提升。因此，當(dāng)前用于制備高導(dǎo)熱界面材料的粉體形貌主要以球形為主。

　　1、氮化鋁AlN，優(yōu)點(diǎn)：導(dǎo)熱系數(shù)非常高。缺點(diǎn)：價(jià)格昂貴，通常每公斤在千元以上;氮化鋁吸潮后會(huì)與水反應(yīng)會(huì)水解AlN+3H20=Al(OH)3+NH3 ，水解產(chǎn)生的Al(OH)3會(huì)使導(dǎo)熱通路產(chǎn)生中斷，進(jìn)而影響聲子的傳遞，因此做成制品后熱導(dǎo)率偏低。即使用硅烷偶聯(lián)劑進(jìn)行表面處理，也不能保證100%填料表面被包覆。單純使用氮化鋁，雖然可以達(dá)到較高的熱導(dǎo)率，但體系粘度上升，所以限制了產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域。
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　　2、氮化硼B(yǎng)N，優(yōu)點(diǎn)：導(dǎo)熱系數(shù)非常高，性質(zhì)穩(wěn)定。缺點(diǎn)：價(jià)格很高，市場(chǎng)價(jià)從幾百元到上千元(根據(jù)產(chǎn)品品質(zhì)不同差別較大)，雖然單純使用氮化硼可以達(dá)到較高的熱導(dǎo)率，但與氮化鋁類似，大量填充后體系粘度上升，嚴(yán)重限制了產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域。國(guó)外廠商有生產(chǎn)球形BN，產(chǎn)品粒徑大，比表面積小，填充率高，不易增粘，但價(jià)格極高。

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　　3、碳化硅SiC 優(yōu)點(diǎn)：導(dǎo)熱系數(shù)較高。缺點(diǎn)：合成過(guò)程中產(chǎn)生的碳及石墨難以去除，導(dǎo)致產(chǎn)品純度較低，電導(dǎo)率高，不適合電子用膠。密度大，在有機(jī)硅類膠中易沉淀分層，影響產(chǎn)品應(yīng)用。環(huán)氧膠中較為適用。

　　4、氧化鎂MgO 優(yōu)點(diǎn)：價(jià)格便宜。缺點(diǎn)：在空氣中易吸潮，增粘性較強(qiáng)，不能大量填充;耐酸性差，一般情況下很容易被酸腐蝕，限制了其在酸性環(huán)境下的應(yīng)用。

　　5、α-氧化鋁(球形) 優(yōu)點(diǎn)：填充量大，在液體硅膠中，球形氧化鋁大可添加到600~800份，所得制品導(dǎo)熱率高。 缺點(diǎn)：價(jià)格較貴，但低于氮化硼和氮化鋁。

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　　6、氧化鋅ZnO 優(yōu)點(diǎn)：粒徑及均勻性很好，適合生產(chǎn)導(dǎo)熱硅脂。缺點(diǎn)：導(dǎo)熱性偏低，不適合生產(chǎn)高導(dǎo)熱產(chǎn)品;質(zhì)輕，增粘性較強(qiáng)，不適合灌封。
　　7、二氧化硅(結(jié)晶型) 優(yōu)點(diǎn)：密度大，適合灌封;價(jià)格低，適合大量填充，降低成本。缺點(diǎn)：導(dǎo)熱性偏低，不適合生產(chǎn)高導(dǎo)熱產(chǎn)品。密度較高，可能產(chǎn)生分層。

　　綜上，不同填料有各自特點(diǎn)，選擇填料時(shí)應(yīng)充分利用各填料的優(yōu)點(diǎn)，采用幾種填料進(jìn)行混合使用，發(fā)揮協(xié)同作用，既能達(dá)到較高的熱導(dǎo)率，又能有效的降低成本，同時(shí)保障填料與基體材料的混溶性。
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