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氧化鋁導熱填料：熱界面材料應用航空航天領域

東超 2023-04-08 | 閱讀：689

隨著通信技術(shù)與電子科技等行業(yè)的迅猛發(fā)展,散熱問題在集成電子器件、發(fā)光二極管、能量轉(zhuǎn)換和存儲、航空航天和軍事等領域逐漸凸顯,高性能導熱材料的也越來越引起人們的關注。為了滿足更多領域的需求,材料在具備高導熱能力的同時，往往還要求兼?zhèn)湟准庸?、電絕緣性以及機械性良好等特性。在航空航天領域，導熱界面材料主要用于填充設備安裝面與安裝板、電子器件與安裝面之間的間隙，使兩界面之間的接觸形式由點接觸變成面接觸，以提升界面接觸換熱率。基于安全性考慮，航天用導熱界面材料不僅需要高導熱，還需要電絕緣性好、化學性能穩(wěn)定、低出油率、無毒、無味、無腐蝕性等。常用的導熱界面材料有導熱硅脂和導熱硅橡膠等。

導熱硅脂/導熱硅橡膠是以硅油/硅橡膠為基體、導熱粉體為填料，并添加功能助劑，經(jīng)混合研磨而成的膏狀/片狀混合材料。提高導熱界面材料導熱性能的方法通常有兩種: 一是改變聚合物材料的分子/分子鏈接結(jié)構(gòu)，合成具有高度結(jié)晶體或高度取向的本體聚合物材料，但采用這種方法制備高導熱材料的工藝復雜，成本高; 二是向聚合物基體中添加高導熱粉體，通過提高粉體和聚合物的界面相容性，使其形成連續(xù)的導熱網(wǎng)絡，從而提高材料的導熱特性。常用的高導熱粉體有碳材料( 碳納米管、石墨烯等) 、陶瓷材料( 氧化鋁、氧化鋅、氧化鎂、氮化鋁、六方氮化硼等) 及金屬材料( 銀、銅等) 。為了獲得更優(yōu)異的導熱性能和加工性，常常利用不同粉體粒徑顆粒的協(xié)同效應，在導熱硅脂、導熱硅橡膠內(nèi)部構(gòu)筑致密的導熱網(wǎng)絡，并對導熱粉體進行表面處理提高填料與基體之間的相容性，不僅可以減小填料與基體之間的界面熱阻，而且可以提升材料界面化學穩(wěn)定性以及復合材料的加工性能，例如: 東超新材使用適量的硅烷偶聯(lián)劑等處理氧化鋁、氧化鋅、氧化鎂、氮化鋁、氮化硼，或多種復合導熱粉體，處理劑在填料粉體表面形成均勻包覆，可有效提高材料的導熱性能，以及降低復合材料的加工粘度等。代表產(chǎn)品GD-S系列高性能有機硅系列產(chǎn)品，可實現(xiàn)1~12W/K*m，具有低比重、低揮發(fā)、耐高溫、低介電等優(yōu)勢；DCS-E系列環(huán)氧灌封膠用導熱阻燃粉體、DCS-U系列聚氨酯灌封膠用導熱粉體，導熱率可實現(xiàn)0.8~4.0W/K*m，如DCS-1500U、DCS-2000U、DCS-3000U成功在國內(nèi)外知名膠廠獲得成功應用，滿足對5G熱界面材料、電子電器通訊材料、新能源汽車電池膠粘劑物理及機械性能要求，且其低比重特點，進一步為同行業(yè)產(chǎn)品向輕量化、高性能方向發(fā)展提供強大技術(shù)支撐，獲得行業(yè)高度贊許。

導熱橡膠(墊片)在電子電器、軍工及航空航天等領域精密要求導熱材料還需具備緩沖、減震吸音、易安裝可重復使用等特性,因而制備低填料負載量的導熱橡膠復合導熱材料非常重要。

導熱膏(硅脂)導熱膏是市面上應用最廣泛的的一種導熱材料,膏狀形式的自適應性較強,與各個基材均具有較好的潤濕性,可以有效的填充高功率的發(fā)熱元器件與散熱器之間的各種縫隙。其耐高溫、耐老化和防水特性良好,成本低,商業(yè)價值極高。但是長時間極限溫度下使用容易造成硅油泄露,從而喪失表面潤濕性,導致導熱能力失效,甚至會引發(fā)器件的短路。

相變材料相變材料的相變過程能將潛熱進行貯存和釋放,有效防止因熱量的聚集和散失而發(fā)生的驟冷和過熱現(xiàn)象,減緩器件的老化速率,石蠟基復合材料是相變材料中應用最廣的一類,其中 BNNS/石蠟復合材料具有高導熱性、價廉、無毒、高相變焓等優(yōu)點。

導熱氣凝膠/泡沫骨架氣凝膠由于連續(xù)的骨架結(jié)構(gòu)、高孔隙率及低孔隙尺寸而具備一系列獨特的物理化學性質(zhì),其連續(xù)的導熱骨架為低填料填充量下實現(xiàn)高熱導率提供了新思路。

其它導熱材料除上述聚合物基氮化硼納米導熱復合材料類型外,基于 BNNS的導熱膠黏劑、導熱涂料、導熱硅膠布和導熱泥等因也具有優(yōu)異的導熱性,對解決5G 散熱問題同樣具有重要價值。