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高導熱陶瓷填料盤點：為何它們成為行業(yè)首選？

文章出處：常見問題責任編輯：東莞東超新材料科技有限公司發(fā)表時間：2024-10-17

　　
目前，眾多關于導熱聚合物復合材料的研究主要集中在高導熱填料的探索上，原因在于提高復合材料的導熱率主要依賴于導熱填料的功能。因此，填料的選擇對復合材料的導熱性能起著決定性作用，導致許多研究人員投身于新型高導熱填料的開發(fā)工作。

一、導熱填料概述

導熱填料的作用
導熱填料在材料科學中扮演著至關重要的角色，其主要作用是提高復合材料的導熱性能。在電子設備、LED照明、新能源汽車等眾多領域，有效的熱管理對于保證設備性能和延長使用壽命至關重要。導熱填料通過填充在基體材料中，形成熱傳導路徑，從而提高整體材料的導熱系數(shù)，使熱量能夠快速、均勻地傳遞，避免局部過熱現(xiàn)象。

二、球形氧化鋁填料
球形氧化鋁作為一種高效的導熱填料，因其獨特的物理和化學性質(zhì)在導熱材料領域得到了廣泛的應用。
氧化鋁因其低成本和高電阻率的特點，常常被作為填料使用。盡管其固有熱導率不如其他類型顆粒，氧化鋁依然在研究和應用領域得到了廣泛的關注。特別是球形氧化鋁，由于其卓越的性價比，已經(jīng)成為當前最常使用的陶瓷填料之一。需要注意的是，通常情況下，為了實現(xiàn)較高的熱導率，需要添加較多的氧化鋁，但其提升效果相對有限。
球形氧化鋁的特性
粒度與分布：球形氧化鋁的粒度通常在微米級別，具有良好的粒度分布，這使得填料能夠在基體材料中均勻分散，形成有效的熱傳導網(wǎng)絡。粒度的精確控制對于提高導熱效率至關重要，因為它直接影響到填料的比表面積和堆積密度。
導熱性能：球形氧化鋁具有較高的導熱系數(shù)，通常在30-50 W/m·K之間，這使其成為提高復合材料導熱性能的理想選擇。其球形結(jié)構(gòu)有助于減少熱傳導路徑中的界面阻力，從而提高整體導熱效率。
化學穩(wěn)定性：球形氧化鋁在高溫下具有良好的化學穩(wěn)定性，不易與基體材料發(fā)生反應，這使得它在多種環(huán)境條件下都能保持穩(wěn)定的導熱性能。此外，它的耐腐蝕性也使其適用于多種化學環(huán)境。
電絕緣性：球形氧化鋁是一種電絕緣材料，其電阻率較高，適用于需要電絕緣的導熱應用場合，如電子元器件的散熱材料。

球形氧化鋁的優(yōu)勢
良好的分散性：由于其球形結(jié)構(gòu)和較小的粒度，球形氧化鋁在基體材料中易于分散，減少了團聚現(xiàn)象，從而提高了導熱網(wǎng)絡的均勻性。
較低的填充量：與其他形狀的填料相比，球形氧化鋁在達到相同導熱效果時所需的填充量更少，這有助于保持基體材料的原有性能，如機械強度和加工性。

氮化鋁（AlN）在眾多導熱絕緣填料中脫穎而出，因其具備高熱導率（理論值為320 W/m·K）、高電阻率（大于10^14 Ω·m）、較低的介電常數(shù)和介電損耗、低熱膨脹系數(shù)（4.4×10^-6 K^-1，與硅相似）以及無毒特性，而被廣泛研究，并成為導熱復合材料的理想選擇。
六方氮化硼作為一種備受矚目的陶瓷填料，其主要吸引力在于其不僅擁有較高的導熱系數(shù)（理論值為600 W/m·K），而且還具備出色的電絕緣性能。六方氮化硼（h-BN）擁有與石墨相似的多層六邊形結(jié)構(gòu)，其與石墨烯的區(qū)別在于氮原子和硼原子的交替排列。這種結(jié)構(gòu)中的強烈SP2共價鍵使得六方氮化硼具有優(yōu)異的導熱性能。除了高導熱性，六方氮化硼還展現(xiàn)了卓越的熱穩(wěn)定性、機械強度、抗氧化性和耐腐蝕性等特性。

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