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導(dǎo)熱粉體提升導(dǎo)熱界面材料性能:降低界面熱阻的關(guān)鍵策略

文章出處:行業(yè)動態(tài) 責(zé)任編輯:東莞東超新材料科技有限公司 發(fā)表時間:2024-06-01
  ??       ?導(dǎo)熱界面材料是熱傳導(dǎo)的關(guān)鍵,它們幫助熱量順暢地流動。導(dǎo)熱系數(shù)和熱阻是衡量這些材料性能的兩個重要指標。導(dǎo)熱系數(shù)越高,材料傳導(dǎo)熱量的能力越強,熱量損失越少。而熱阻則是材料阻止熱量通過的能力,它是提升導(dǎo)熱性能的障礙。因此,要想提高導(dǎo)熱界面材料的傳熱性能,不僅要關(guān)注導(dǎo)熱系數(shù),還要關(guān)注如何降低熱阻。
??那么,如何降低導(dǎo)熱材料界面的熱阻呢?
??       ?導(dǎo)熱界面材料通常由有機基體和無機填料組成。熱阻的產(chǎn)生主要是因為兩個固體表面之間的界面層作用力較弱,聲子振動頻率不匹配,導(dǎo)致聲子散射,從而增加熱阻。根據(jù)界面不同,界面熱阻可以分為三類:填料與填料間界面熱阻、填料與基體之間的界面熱阻、熱界面材料與器件之間的界面熱阻。
對于填料與填料間的界面熱阻,我們可以采取以下措施來降低:

??       ?1. 增加填料添加量:隨著填料比例的增加,填料間距減小,當(dāng)達到一定比例時,填料相互接觸、堆疊,形成導(dǎo)熱通路,從而降低界面熱阻。但要注意,過量的填料可能會破壞導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò),反而增加熱阻,并影響材料的加工性能和機械性能。

?導(dǎo)熱粉體,導(dǎo)熱復(fù)合填料,粉體表面處理,高導(dǎo)熱材料

??       ?2. 定向排列:對于一維或二維導(dǎo)熱填料,如碳纖維、片狀六方氮化硼,可以利用力場、磁場、電場或冰模板法等方法誘導(dǎo)形成高度取向有序結(jié)構(gòu),增大填料間有效接觸面積,降低界面熱阻。

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??       ?3. 顆粒級配:將不同尺寸或形貌的導(dǎo)熱粒子填充進聚合物基體中,可以產(chǎn)生協(xié)同增強效應(yīng),連接分離的顆粒,增加聲子傳導(dǎo)界面,降低填料間的界面熱阻。

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??       ?在雜化填料的研究中,由于不同填料間界面親和力和聲子譜不匹配,會導(dǎo)致聲子散射。因此,需要對填料表面進行處理,形成更強的界面結(jié)合。目前,共價鍵改性是一種有效的方法,共價鍵的結(jié)合力比氫鍵和范德華力更強,可以減小粉體間界面熱阻,提升導(dǎo)熱性能。

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??       ?此外,由于無機填料與聚合物基體難以浸潤,未處理的填料與基體連接不緊密,會產(chǎn)生氣孔和間隙,增加界面熱阻。表面改性是一種有效的方式,可以改變填料表面張力,減少團聚,改善填料與基體的親和程度,減少內(nèi)部缺陷,降低界面熱阻。目前,最廣泛應(yīng)用的表面改性方法是通過對填料進行表面化學(xué)修飾,利用有機單體、有機低聚物、表面活性劑、偶聯(lián)劑等表面處理劑在粉體顆粒表面的吸附、反應(yīng)、包覆或包膜來實現(xiàn)。




參考來源:

紀超. 導(dǎo)熱復(fù)合材料中多組分填料的協(xié)同作用的研究[D].深圳大學(xué).
張榮,劉卓航,熊文偉等.氮化硼/聚合物導(dǎo)熱復(fù)合材料界面熱阻調(diào)控研究進展[J].材料導(dǎo)報.
粉體圈:導(dǎo)熱界面材料性能提升的攔路虎:界面熱阻該如何降低?


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