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导热粉体的种类及其应用、导热填料如何搭配

导热粉体的种类及其应用、导热填料如何搭配
东超  2024-04-05  |  阅读:853

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     在现代电子产品的轻量化发展趋势下,导热粉体的选择和应用变得尤为重要。传统的金属填料由于在高温下易氧化、CTE较高以及加入大量时密度增加等问题,其应用逐渐减少。因此,本文将重点介绍陶瓷和碳材料这两种导热粉体,以及导热填料如何搭配,这些材料被广泛应用于热界面材料、导热胶粘剂、导热复合材料等领域,用以提高材料的导热性能


       陶瓷粉体因其良好的导热系数和低导电性,广泛应用于需要电绝缘的场合。其中,碳化硅和MXenes是常用的碳化物填料,具有高硬度、高导热系数、耐高温和化学稳定性等特点。例如,Yao等人通过冷冻铸造方法制备了垂直排列的SiC纳米线网络,在低填充率下实现了高导热系数。Guo等人则通过冷冻干燥法制备了3D MXenes泡沫,并将其与环氧树脂复合,获得了高导热系数的复合材料。

       氧化铝和氮化硼也是常用的陶瓷填料,它们分别具有高的导热系数、电绝缘性和低比重。例如,Wang等人通过热压法制备了纳米球形氧化铝与氮化硼纳米片复合的材料,提高了材料的导热性能。

       碳材料作为另一类导热粉体,因其轻质和优异的导热性能而备受关注。金刚石、石墨烯、碳纳米管和膨胀石墨等碳基材料在导热性、导电性、耐温性等方面表现出色。例如,Song等人制备了纤维素/纳米金刚石复合材料,提高了材料的导热性能。Zhao等人则通过添加炭黑到石墨烯泡沫中,制备了导热性能显著提升的复合材料。

       碳纤维作为碳基填料,具有高轴向热导率和低横向热导率的特点,适合用于提高聚合物的导热性和力学性能。此外,金戈新材等供应商通过复合搭配、表面改性和干湿法一体化等技术,开发了高性能的导热粉体,适用于多种聚合物体系。

总之,陶瓷和碳材料作为导热粉体,具有各自的优势和特点,适用于不同的应用场景。在选择和使用导热粉体时,需根据具体需求和应用条件进行综合考虑。


      在制造高分子材料时,为了增强其导热性能,制造商通常会加入导热填料。单一填料往往不能达到理想的导热效果,因此通常会采用多种填料的组合,即所谓的“复配”策略。这导热填料如何搭配,可获得高导热率为了提高高分子材料的导热性能,生产厂商常常会采用复配的方式来加入导热填料。复配方式主要有以下几种:

1. 不同材料的混合:

      将两种或多种不同类型的导热填料混合使用,以充分发挥各自的优势。例如,结合碳化硅(SiC)的高导热性和氧化铝(Al2O3)的电绝缘性,可以在保持高导热性的同时,提高材料的电绝缘性能。

2. 不同粒径的混合:

      混合不同粒径的导热填料,可以形成更有效的导热网络。小粒径填料可以填充大粒径填料之间的空隙,而大粒径填料则可以提供更多的热传导路径。例如,将纳米级的碳化硅与微米级的碳化硅混合,可以提高材料的导热性能。

3. 不同形状的混合:

     混合不同形状的导热填料,可以增加填料在基体中的接触面积,从而提高导热性能。例如,结合球形和纤维状的碳纳米管,可以形成更有效的热传导网络。

       在复配填料时,生产厂商需要考虑填料的化学性质、导热性能、分散性、成本以及与基体的相容性等因素。通过优化复配比例和填料的分散性,可以制备出导热性能更佳的高分子材料。这种方法不仅提高了材料的导热性能,还保持了其原有的加工性能和机械性能。



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