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導(dǎo)熱粉體材料的導(dǎo)熱性能提升策略：導(dǎo)熱填料的復(fù)配與優(yōu)化

文章出處：產(chǎn)品百科責(zé)任編輯：東莞東超新材料科技有限公司發(fā)表時間：2024-04-05

　　? 在現(xiàn)代電子產(chǎn)品的輕量化發(fā)展趨勢下，導(dǎo)熱粉體的選擇和應(yīng)用變得尤為重要。傳統(tǒng)的金屬填料由于在高溫下易氧化、CTE較高以及加入大量時密度增加等問題，其應(yīng)用逐漸減少。因此，本文將重點(diǎn)介紹陶瓷和碳材料這兩種導(dǎo)熱粉體，以及導(dǎo)熱填料如何搭配，這些材料被廣泛應(yīng)用于熱界面材料、導(dǎo)熱膠粘劑、導(dǎo)熱復(fù)合材料等領(lǐng)域，用以提高材料的導(dǎo)熱性能

陶瓷粉體因其良好的導(dǎo)熱系數(shù)和低導(dǎo)電性，廣泛應(yīng)用于需要電絕緣的場合。其中，碳化硅和MXenes是常用的碳化物填料，具有高硬度、高導(dǎo)熱系數(shù)、耐高溫和化學(xué)穩(wěn)定性等特點(diǎn)。例如，Yao等人通過冷凍鑄造方法制備了垂直排列的SiC納米線網(wǎng)絡(luò)，在低填充率下實(shí)現(xiàn)了高導(dǎo)熱系數(shù)。Guo等人則通過冷凍干燥法制備了3D MXenes泡沫，并將其與環(huán)氧樹脂復(fù)合，獲得了高導(dǎo)熱系數(shù)的復(fù)合材料。
氧化鋁和氮化硼也是常用的陶瓷填料，它們分別具有高的導(dǎo)熱系數(shù)、電絕緣性和低比重。例如，Wang等人通過熱壓法制備了納米球形氧化鋁與氮化硼納米片復(fù)合的材料，提高了材料的導(dǎo)熱性能。
碳材料作為另一類導(dǎo)熱粉體，因其輕質(zhì)和優(yōu)異的導(dǎo)熱性能而備受關(guān)注。金剛石、石墨烯、碳納米管和膨脹石墨等碳基材料在導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性、耐溫性等方面表現(xiàn)出色。例如，Song等人制備了纖維素/納米金剛石復(fù)合材料，提高了材料的導(dǎo)熱性能。Zhao等人則通過添加炭黑到石墨烯泡沫中，制備了導(dǎo)熱性能顯著提升的復(fù)合材料。
碳纖維作為碳基填料，具有高軸向熱導(dǎo)率和低橫向熱導(dǎo)率的特點(diǎn)，適合用于提高聚合物的導(dǎo)熱性和力學(xué)性能。此外，金戈新材等供應(yīng)商通過復(fù)合搭配、表面改性和干濕法一體化等技術(shù)，開發(fā)了高性能的導(dǎo)熱粉體，適用于多種聚合物體系。
總之，陶瓷和碳材料作為導(dǎo)熱粉體，具有各自的優(yōu)勢和特點(diǎn)，適用于不同的應(yīng)用場景。在選擇和使用導(dǎo)熱粉體時，需根據(jù)具體需求和應(yīng)用條件進(jìn)行綜合考慮。

在制造高分子材料時，為了增強(qiáng)其導(dǎo)熱性能，制造商通常會加入導(dǎo)熱填料。單一填料往往不能達(dá)到理想的導(dǎo)熱效果，因此通常會采用多種填料的組合，即所謂的“復(fù)配”策略。這種策略包括以下幾種搭配方式：
導(dǎo)熱填料如何搭配，可獲得高導(dǎo)熱率
確實(shí)，為了提高高分子材料的導(dǎo)熱性能，生產(chǎn)廠商常常會采用復(fù)配的方式來加入導(dǎo)熱填料。復(fù)配方式主要有以下幾種：
1. 不同材料的混合：
將兩種或多種不同類型的導(dǎo)熱填料混合使用，以充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢。例如，結(jié)合碳化硅（SiC）的高導(dǎo)熱性和氧化鋁（Al2O3）的電絕緣性，可以在保持高導(dǎo)熱性的同時，提高材料的電絕緣性能。
2. 不同粒徑的混合：
混合不同粒徑的導(dǎo)熱填料，可以形成更有效的導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)。小粒徑填料可以填充大粒徑填料之間的空隙，而大粒徑填料則可以提供更多的熱傳導(dǎo)路徑。例如，將納米級的碳化硅與微米級的碳化硅混合，可以提高材料的導(dǎo)熱性能。
3. 不同形狀的混合：
混合不同形狀的導(dǎo)熱填料，可以增加填料在基體中的接觸面積，從而提高導(dǎo)熱性能。例如，結(jié)合球形和纖維狀的碳納米管，可以形成更有效的熱傳導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)。
在復(fù)配填料時，生產(chǎn)廠商需要考慮填料的化學(xué)性質(zhì)、導(dǎo)熱性能、分散性、成本以及與基體的相容性等因素。通過優(yōu)化復(fù)配比例和填料的分散性，可以制備出導(dǎo)熱性能更佳的高分子材料。這種方法不僅提高了材料的導(dǎo)熱性能，還保持了其原有的加工性能和機(jī)械性能。

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