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說到高導熱材料大家可能都會想到氮化物,氮化物包含氮化硼,氮化鋁,其中AlN四面體為結(jié)構(gòu)單元的共價鍵氮化物,高導熱率對于單晶,其理論值為320W/(m·K),其實際值仍可達100~280W/(m·K),相當于氧化鋁的好幾倍導熱,因其特有的晶格參數(shù)決定了其具有高的導熱率、高強度,高體積電阻率、高絕緣耐壓、低介電損耗、熱膨脹系數(shù)與硅匹配等優(yōu)良特性,使其在高導熱陶瓷電子基板材料及封裝材料得到“重用”,經(jīng)常被用作導熱填料以提高凝膠和墊片的導熱性能,所以應用范圍廣泛,在使用氮化鋁中會跟水產(chǎn)生反應潮解,AlN粉體的表面極為活潑,會與空氣中的水蒸氣發(fā)生水解反應,生成氫氧化鋁和氨氣,因此原粉末會產(chǎn)生損失,導致材料的導熱性能變差,雖然氮化鋁的導熱性高,但是如何處理氮化鋁的水解問題是導熱粉體材料的探究開發(fā)方向。
目前,針對氮化鋁抗水解的處理方法主要有以下幾種:
表面涂層法:通過在氮化鋁表面涂覆一層防水涂層,阻止水分進入材料內(nèi)部,從而達到抗水解的目的。常用的涂層材料有聚氨酯、環(huán)氧樹脂等。該方法簡單易行,但涂層的耐久性和附著力需要進一步提高。
氟化物處理法:將氮化鋁置于氟化物溶液中浸泡,使氟化物滲透到材料內(nèi)部,形成一層氟化物保護層,防止水分進入材料內(nèi)部。該方法具有良好的抗水解效果,但氟化物對環(huán)境和人體健康有一定的危害性,需要注意安全使用。
表面化學改性是指通過化學方法,使AlN顆粒與表面改性劑發(fā)生化學反應,從而在AlN顆粒表面形成保護層,使其表面鈍化來改善AlN的表面性能。AlN粉末表面化學改性的方法主要有:偶聯(lián)劑改性、偶聯(lián)接枝共聚改性、表面氧化改性、表面活性劑改性。
氮化鋁復合材料法:將氮化鋁與其他材料復合,形成一種新的材料,具有更好的抗水解性能。常用的復合材料有氮化硅、氧化鋁等。該方法需要對復合材料的制備工藝和材料性能進行深入研究,以提高復合材料的性能和穩(wěn)定性。
氮化鋁表面處理法:通過對氮化鋁表面進行化學處理或物理處理,形成一層保護層,防止水分進入材料內(nèi)部。常用的表面處理方法有等離子體處理、陽極氧化等。該方法具有較好的抗水解效果,但需要對處理工藝進行優(yōu)化和改進。
而用于制造導熱界面材料使用的填料粉末,要求粉體與硅油、硅膠等具有良好的相容性,以獲得高的填充量,混合均勻性,保證其成形性能及施工性能,此時采用硅烷體系處理時更合適。如果采用將幾種處理方式相結(jié)合的方法,對粉體進行表面處理,可能得到更好的效果,需要結(jié)合實際應用進行評估。
綜上所述,氮化鋁抗水解的處理方法有多種,每種方法都有其優(yōu)缺點和適用范圍。在實際應用中,需要根據(jù)具體情況選擇合適的處理方法,并對處理工藝和材料性能進行深入研究和優(yōu)化,以提高氮化鋁的抗水解性能和穩(wěn)定性。
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