想在5G導(dǎo)熱界面材料市場(chǎng)領(lǐng)先，這個(gè)材料的選擇很關(guān)鍵

上次，小編在《5G為導(dǎo)熱材料帶來(lái)的新機(jī)遇》中提到5G時(shí)代對(duì)導(dǎo)熱界面材料提出更高的要求，如高導(dǎo)熱系數(shù)、穩(wěn)定性好等，如何能滿(mǎn)足這些要求？導(dǎo)熱粉體的作用不可小覷。

導(dǎo)熱粉體在高導(dǎo)熱界面材料中占90%以上，決定了導(dǎo)熱界面材料的性能。然而單一粒徑粉體或簡(jiǎn)單粉體搭配并不能滿(mǎn)足5G時(shí)代高性能導(dǎo)熱界面材料的需求。那么如何選擇導(dǎo)熱粉體呢？

粉體的粒徑大小

粉體粒徑大小對(duì)導(dǎo)熱界面材料的導(dǎo)熱率有一定影響。理論上，大粒徑的粉體比小粒徑的更易獲得較高導(dǎo)熱系數(shù)。因?yàn)榇罅Ｗ痈菀谆ハ嘟佑|，從而形成導(dǎo)熱通路，增加熱導(dǎo)率。而小粒徑粉體與基材接觸的表面積更大，故受到的傳熱阻力也更大，所以導(dǎo)熱率略差于大粒徑的。

然而單純說(shuō)粒徑越大材料的導(dǎo)熱率越大是不合理的，還與粉體的添加量有關(guān)系。因?yàn)樵谔畛浞輸?shù)較小的情況下，小粒徑粉體其實(shí)已經(jīng)形成緊密接觸了，所以小粒徑的粉體較大粒徑的導(dǎo)熱率大。

而填充量超過(guò)一定值時(shí)，小粒徑粉體體系的導(dǎo)熱率隨著添加量的增加，其增長(zhǎng)速度變慢甚至可能出現(xiàn)導(dǎo)熱率降低的風(fēng)險(xiǎn)，而此時(shí)大粒徑粉體體系的導(dǎo)熱率增加迅速，導(dǎo)熱率相較于小粒徑的更占優(yōu)勢(shì)。

因此可以綜合大小粒徑粉體在不同填充量下的優(yōu)勢(shì)差異，通過(guò)合理的粒徑搭配，使粉體在高分子材料中形成更多的導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)，有利于獲得高導(dǎo)熱的材料。

粉體的添加量

在較低粉體填充量下，采用高導(dǎo)熱率與低導(dǎo)熱率粉體對(duì)高分子材料的熱導(dǎo)率影響甚微，主要原因?yàn)榉垠w用量過(guò)少，其完全被基體包裹，粉體顆粒之間不能形成真正的接觸和相互作用，熱阻較大，對(duì)導(dǎo)熱性能的提高幾乎沒(méi)有作用。

只有當(dāng)導(dǎo)熱粉體的填充量達(dá)到某一臨界值時(shí)，顆粒之間才能相互作用，體系中才能形成類(lèi)似網(wǎng)狀或鏈狀的導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)，從而提高基體的導(dǎo)熱系數(shù)。

GD-S600A高導(dǎo)熱硅膠片用粉應(yīng)用推薦

粉體的形貌

不同形貌的粉體在基體中的分布狀態(tài)及導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)的形成，對(duì)體系的導(dǎo)熱率有重要影響。粉體的形貌主要有球形（類(lèi)球形）、片狀、纖維狀、棒狀等，如果導(dǎo)熱粉體在基體中能形成最大堆積，相互結(jié)合形成類(lèi)似網(wǎng)狀或鏈狀的導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)，那么該粉體即是提高材料導(dǎo)熱率的首選。可想而知，片狀導(dǎo)熱粉體在堆積上可以形成最有效的導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)。因此導(dǎo)熱率最高。

但是若要綜合考慮體系的加工性能，片狀粉體在混合時(shí)顆粒間的接觸面積增大，導(dǎo)致體系的粘度增大，同時(shí)制得的導(dǎo)熱界面材料的柔韌性也會(huì)大幅度下降，所以片狀粉體不適于制備高導(dǎo)熱界面材料。

而球形粉體對(duì)體系的增稠幅度較小，填充量增大，可使基體的導(dǎo)熱率有較大幅度提升。因此，當(dāng)前用于制備高導(dǎo)熱界面材料的粉體形貌主要以球形為主。

粉體的表面處理

導(dǎo)熱硅膠片

粉體的表面處理對(duì)于降低界面熱阻，提高導(dǎo)熱率有一定影響。無(wú)機(jī)粉體顆粒與有機(jī)基體界面相容性差，顆粒在基體中很容易聚集成團(tuán)，難以有效分散。此外，由于無(wú)機(jī)粉體與有機(jī)基體的表面張力差異使得粒子表面很難被基體潤(rùn)濕，導(dǎo)致二者界面處存在空隙，使復(fù)合材料的界面熱阻提高。

故必須對(duì)導(dǎo)熱粉體進(jìn)行表面處理，以改善與基體的界面結(jié)合情況。尤其是納米粉體，如不能有效對(duì)其表面進(jìn)行改性，則無(wú)法將其均勻分散至高分子基體中。

粉體的復(fù)合方式

粉體的復(fù)合方式主要有不同粒徑同種粉體之間的復(fù)合搭配，不同粉體之間的復(fù)合搭配，不同粒徑不同粉體，甚至是多形貌多粉體多粒徑的復(fù)合搭配。

采用不同粒徑的粉體混合搭配，或不同形貌粉體復(fù)合搭配比單一粉體更能提高材料的導(dǎo)熱率，這是由于大小顆?；祀s填充可使不同粒徑顆粒、不同形貌的粉體形成致密堆積，相互接觸幾率增大，可實(shí)現(xiàn)較高填充量，而且能改善體系加工性能。

對(duì)于多粉體搭配時(shí)，需要綜合考慮粉體性能的局限性，如氮化鋁導(dǎo)熱率高但是易水解，氧化鋅絕緣性佳但導(dǎo)熱率相對(duì)較低等，需要克服各種材料的使用缺陷，根據(jù)實(shí)際應(yīng)用選擇合適的材料搭配。

從上文看來(lái)，選擇一款性能優(yōu)異的導(dǎo)熱粉體并非易事，需要綜合多方面進(jìn)行考量。而導(dǎo)熱粉體又是制備5G導(dǎo)熱界面材料的關(guān)鍵性材料，因此想走在導(dǎo)熱材料市場(chǎng)前端，導(dǎo)熱粉體的選擇非常關(guān)鍵。

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