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近年來(lái)，隨著5G和智能化時(shí)代的來(lái)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(duì)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(shù)脂、硅脂等，具有很低的導(dǎo)熱系數(shù)(0.1～0.3 W/(m·K))，無(wú)法滿足快速傳熱的要求。因此需要開(kāi)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(lái)實(shí)現(xiàn)高效的熱傳導(dǎo)。因?yàn)檠趸X來(lái)源廣泛，價(jià)格較低，在聚合物基體中填充量大，具有較高的性價(jià)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(biāo)與趨勢(shì)

     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(shì)必從填充率和導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)通道方面開(kāi)發(fā)應(yīng)用潛力，因此，Al2O3導(dǎo)熱填料可在如下幾個(gè)方面進(jìn)行進(jìn)一步研究以提高其應(yīng)用性能[2]。

（1）粒度方面：進(jìn)一步研究超細(xì)亞微米及更細(xì)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(jí)配、不同形貌的復(fù)配。

（4）通過(guò)有效的表面改性，改善Al2O3和有機(jī)聚合物直接的浸潤(rùn)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(chǎng)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(guò)實(shí)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(chǎng)需求會(huì)越來(lái)越大。

     目前，在粉體顆粒填充導(dǎo)熱高分子復(fù)合材料時(shí)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(wèn)題。

導(dǎo)熱氧化鋁填料的表面改性

     由于氧化鋁粒子和有機(jī)樹(shù)脂基體界面間相容性很差，造成氧化鋁粒子極易團(tuán)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(jī)樹(shù)脂的表面張力差異不同，使得高分子基體很難潤(rùn)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(tuán)聚，改善氧化鋁粉體與高分子基體的界面相容性，提高它們?cè)诟叻肿踊w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(wèn)題。

     利用有機(jī)表面改性劑分子中的官能團(tuán)在顆粒表面吸附或化學(xué)反應(yīng)對(duì)顆粒表面進(jìn)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(wèn)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(duì)提高氧化鋁粉體的應(yīng)用性能和價(jià)值起著至關(guān)重要的作用。

偶聯(lián)劑不僅能夠與無(wú)機(jī)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(tuán)，有足夠長(zhǎng)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(qiáng)的反應(yīng)性和相容性，主要有硅烷、鈦酸酯、鋁酸酯、有機(jī)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(duì)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(jià)格相對(duì)較低，具有極高的性價(jià)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。

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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。

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來(lái)源：高導(dǎo)熱材料