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導(dǎo)熱氧化鋁填料應(yīng)用概述

文章出處:常見問題 責(zé)任編輯:東莞東超新材料科技有限公司 發(fā)表時間:2025-05-24
  

?     近年來,隨著5G和智能化時代的來臨及電子設(shè)備趨于小型化、集成化,電子設(shè)備的發(fā)熱量成倍增加,這對系統(tǒng)的散熱性能提出了更高的要求。導(dǎo)熱界面材料是散熱系統(tǒng)的關(guān)鍵材料,是連接芯片與散熱器之間熱量傳遞的橋梁。然而,用于熱界面材料的聚合物,如環(huán)氧樹脂、硅脂等,具有很低的導(dǎo)熱系數(shù)(0.1~0.3 W/(m·K)),無法滿足快速傳熱的要求。因此需要開發(fā)具有高導(dǎo)熱的熱界面材料,通常的方法是在聚合物基體中加入導(dǎo)熱填料來實現(xiàn)高效的熱傳導(dǎo)。因為氧化鋁來源廣泛,價格較低,在聚合物基體中填充量大,具有較高的性價比,因此目前高導(dǎo)熱絕緣硅膠材料主要以氧化鋁為導(dǎo)熱絕緣填料。


導(dǎo)熱氧化鋁填料的技術(shù)指標與趨勢
?     ?作為最大用量的導(dǎo)熱填料Al2O3,目前制備的導(dǎo)熱界面材料熱導(dǎo)率基本在2~6W/(m·K)之間,要提高材料的熱導(dǎo)率,勢必從填充率和導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)通道方面開發(fā)應(yīng)用潛力,因此,Al2O3導(dǎo)熱填料可在如下幾個方面進行進一步研究以提高其應(yīng)用性能[2]。
(1)粒度方面:進一步研究超細亞微米及更細的高導(dǎo)熱填料Al2O3,亞微米顆??梢愿玫靥畛涞筋w粒之間,不但有利于形成顆粒之間的導(dǎo)熱通道,而且還可以降低界面接觸熱阻。
(2)結(jié)晶、形貌方面:提高結(jié)晶程度和顆粒形貌規(guī)整程度,不但有利于顆粒本身熱導(dǎo)率,還可以降低粘度,增加填充率。
(3)研究復(fù)配工藝提高填充率和導(dǎo)熱性能,即不同顆粒大小級配、不同形貌的復(fù)配。
(4)通過有效的表面改性,改善Al2O3和有機聚合物直接的浸潤性,從而提升Al2O3填充率。
導(dǎo)熱氧化鋁填料的配方工藝
?     ?目前市場上導(dǎo)熱氧化鋁填料主要包括致密度較高的高溫?zé)Y(jié)氧化鋁(燒結(jié)溫度1600~1700℃)和高溫熔融氧化鋁(熔融溫度2050℃)兩大類。高溫?zé)Y(jié)氧化鋁按形貌又分為類球形氧化鋁和角形氧化鋁,高溫熔融氧化鋁即球形氧化鋁[3]。
?     ?球形氧化鋁顆粒為5~50μm單晶體,顆粒形貌為球狀,高填充率、高堆積密度,吸油率低等。但其在高溫焰流下氧化鋁相變很復(fù)雜,由此生產(chǎn)的氧化鋁除主要為α相外,往往還含有δ相、θ相等雜相,而這是高熱導(dǎo)率要求所不希望的。角形氧化鋁顆粒形貌以具有尖銳的棱角為特征,生產(chǎn)成本低,轉(zhuǎn)化率高,但純度低,填充率低,電導(dǎo)高等導(dǎo)致了其導(dǎo)熱材料導(dǎo)熱系數(shù)低。類球形α-氧化鋁相含量高、純度高、表面光滑,但顆粒形貌為橢圓形,影響填充率,且產(chǎn)品成本較高[4]。
?     ?基于不同形貌導(dǎo)熱氧化鋁體系穩(wěn)定性、高性能、低成本等需求考量,通過實現(xiàn)球形、類球形、尖角形氧化鋁填料緊密堆積,搭建導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),從而提升導(dǎo)熱界面材料導(dǎo)熱系數(shù),制備出復(fù)合導(dǎo)熱氧化鋁填料復(fù)合材料有望得到廣泛應(yīng)用[5],市場需求會越來越大。
?     ?目前,在粉體顆粒填充導(dǎo)熱高分子復(fù)合材料時為降低孔隙率,增大導(dǎo)熱材料的導(dǎo)熱性能的研究還未完善,如何提高粉體顆粒的堆積密度、降低孔隙率、提高熱界面材料的導(dǎo)熱性能是填充型導(dǎo)熱高分子復(fù)合材料急需解決的問題。
?     ?
導(dǎo)熱氧化鋁填料的表面改性
?     ?由于氧化鋁粒子和有機樹脂基體界面間相容性很差,造成氧化鋁粒子極易團聚,很難均勻地分散到高分子基體中,此外,氧化鋁粒子與有機樹脂的表面張力差異不同,使得高分子基體很難潤濕粒子表面,從而導(dǎo)致二者界面處存在空隙,增加了復(fù)合材料的界面熱阻。如何降低氧化鋁顆粒之間的團聚,改善氧化鋁粉體與高分子基體的界面相容性,提高它們在高分子基體中的分散性,從而獲得性能優(yōu)異的復(fù)合材料,就成為氧化鋁在填充材料領(lǐng)域中應(yīng)用的關(guān)鍵性問題。
?     ?利用有機表面改性劑分子中的官能團在顆粒表面吸附或化學(xué)反應(yīng)對顆粒表面進行改性,有目的地改變粉體表面的物理化學(xué)性質(zhì),如表面能、表面極性等,能很好地解決氧化鋁粉體分散性差的問題。表面處理是優(yōu)化氧化鋁粉體材料性能的關(guān)鍵技術(shù)之一,對提高氧化鋁粉體的應(yīng)用性能和價值起著至關(guān)重要的作用。
偶聯(lián)劑不僅能夠與無機粒子表面產(chǎn)生化學(xué)結(jié)合,而且偶聯(lián)劑中含有化學(xué)官能團,有足夠長的碳鏈能夠與基體產(chǎn)生物理糾纏或共結(jié)晶,因而與高聚物基體也有很強的反應(yīng)性和相容性,主要有硅烷、鈦酸酯、鋁酸酯、有機絡(luò)合物、磷酸酯等偶聯(lián)劑。普通氧化鋁的表面改性劑以傳統(tǒng)的硅烷偶聯(lián)劑為主[7]。

?     ?盡管Al2O3導(dǎo)熱系數(shù)相對不是太高,但其化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,絕緣性能好,填充到聚合物中的粘度較低,可以得到很高的填充率,最重要的是價格相對較低,具有極高的性價比,因此Al2O3是導(dǎo)熱填料中用量最多、用途最廣泛的一種填料。


?     ?東莞東超新材料科技有限公司主要從事高端功能粉體設(shè)計、開發(fā)、生產(chǎn)、業(yè)務(wù)于一體的國家高新技術(shù)企業(yè)。主營氧化鋁單粉系列和復(fù)配粉系列的定制:
單粉系列:球形氧化鋁,高純氧化鋁,納米氧化鋁,類球形氧化鋁,氫氧化鋁,氮化鋁,氮化物等。

復(fù)配粉系列:導(dǎo)熱硅膠墊片用導(dǎo)熱粉,導(dǎo)熱硅脂用到熱粉,導(dǎo)熱灌封膠用到熱粉,導(dǎo)熱凝膠用導(dǎo)熱粉,環(huán)氧類,聚氨酯類導(dǎo)熱粉。


?     ?公司技術(shù)力量雄厚,中高級職稱技術(shù)人員占全公司人員30%以上,公司擁有專業(yè)的粉體研發(fā)實驗室,生產(chǎn)改性工廠,粉體應(yīng)用檢測室等,能夠獨立地完成粉體小試、中試和批量生產(chǎn),及時滿足客戶的產(chǎn)品定制需求;公司本著精益求精的工藝,完善的服務(wù)體系,合理的價格體系,熱枕地歡迎國內(nèi)外的朋友前來考察合作!



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來源:高導(dǎo)熱材料
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