導熱粉體材料的導熱性能提升策略：導熱填料的復配與優化

文章出處：產品百科責任編輯：東莞東超新材料科技有限公司發表時間：2024-04-05

　　? 在現代電子產品的輕量化發展趨勢下，導熱粉體的選擇和應用變得尤為重要。傳統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，其應用逐漸減少。因此，本文將重點介紹陶瓷和碳材料這兩種導熱粉體，以及導熱填料如何搭配，這些材料被廣泛應用于熱界面材料、導熱膠粘劑、導熱復合材料等領域，用以提高材料的導熱性能

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陶瓷粉體因其良好的導熱系數和低導電性，廣泛應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、高導熱系數、耐高溫和化學穩定性等特點。例如，Yao等人通過冷凍鑄造方法制備了垂直排列的SiC納米線網絡，在低填充率下實現了高導熱系數。Guo等人則通過冷凍干燥法制備了3D MXenes泡沫，并將其與環氧樹脂復合，獲得了高導熱系數的復合材料。
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熱系數、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合的材料，提高了材料的導熱性能。
碳材料作為另一類導熱粉體，因其輕質和優異的導熱性能而備受關注。金剛石、石墨烯、碳納米管和膨脹石墨等碳基材料在導熱性、導電性、耐溫性等方面表現出色。例如，Song等人制備了纖維素/納米金剛石復合材料，提高了材料的導熱性能。Zhao等人則通過添加炭黑到石墨烯泡沫中，制備了導熱性能顯著提升的復合材料。
碳纖維作為碳基填料，具有高軸向熱導率和低橫向熱導率的特點，適合用于提高聚合物的導熱性和力學性能。此外，金戈新材等供應商通過復合搭配、表面改性和干濕法一體化等技術，開發了高性能的導熱粉體，適用于多種聚合物體系。
總之，陶瓷和碳材料作為導熱粉體，具有各自的優勢和特點，適用于不同的應用場景。在選擇和使用導熱粉體時，需根據具體需求和應用條件進行綜合考慮。

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在制造高分子材料時，為了增強其導熱性能，制造商通常會加入導熱填料。單一填料往往不能達到理想的導熱效果，因此通常會采用多種填料的組合，即所謂的“復配”策略。這種策略包括以下幾種搭配方式：
導熱填料如何搭配，可獲得高導熱率
確實，為了提高高分子材料的導熱性能，生產廠商常常會采用復配的方式來加入導熱填料。復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熱填料混合使用，以充分發揮各自的優勢。例如，結合碳化硅（SiC）的高導熱性和氧化鋁（Al2O3）的電絕緣性，可以在保持高導熱性的同時，提高材料的電絕緣性能。
2. 不同粒徑的混合：
混合不同粒徑的導熱填料，可以形成更有效的導熱網絡。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，可以提高材料的導熱性能。
3. 不同形狀的混合：
混合不同形狀的導熱填料，可以增加填料在基體中的接觸面積，從而提高導熱性能。例如，結合球形和纖維狀的碳納米管，可以形成更有效的熱傳導網絡。
在復配填料時，生產廠商需要考慮填料的化學性質、導熱性能、分散性、成本以及與基體的相容性等因素。通過優化復配比例和填料的分散性，可以制備出導熱性能更佳的高分子材料。這種方法不僅提高了材料的導熱性能，還保持了其原有的加工性能和機械性能。

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