航空航天器用導(dǎo)熱界面材料應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展方向

在航空航天領(lǐng)域，導(dǎo)熱界面材料主要用于填充設(shè)備安裝面與安裝板、電子器件與安裝面之間的間隙，使兩界面之間的接觸形式由點接觸變成面接觸，以提升界面接觸換熱率?；诎踩钥紤]，航天用導(dǎo)熱界面材料不僅需要高導(dǎo)熱，還需要電絕緣性好、化學(xué)性能穩(wěn)定、低出油率、無毒、無味、無腐蝕性等。常用的導(dǎo)熱界面材料有導(dǎo)熱硅脂和導(dǎo)熱硅橡膠等。

導(dǎo)熱硅脂/導(dǎo)熱硅橡膠是以硅油/硅橡膠為基體、導(dǎo)熱粉體為填料，并添加功能助劑，經(jīng)混合研磨而成的膏狀/片狀混合材料。提高導(dǎo)熱界面材料導(dǎo)熱性能的方法通常有兩種: 一是改變聚合物材料的分子/分子鏈接結(jié)構(gòu)，合成具有高度結(jié)晶體或高度取向的本體聚合物材料，但采用這種方法制備高導(dǎo)熱材料的工藝復(fù)雜，成本高; 二是向聚合物基體中添加高導(dǎo)熱粉體，通過提高粉體和聚合物的界面相容性，使其形成連續(xù)的導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)，從而提高材料的導(dǎo)熱特性。常用的高導(dǎo)熱粉體有碳材料( 碳納米管、石墨烯等) 、陶瓷材料( 氧化鋁、氧化鋅、氧化鎂、氮化鋁、六方氮化硼等) 及金屬材料( 銀、銅等) 。為了獲得更優(yōu)異的導(dǎo)熱性能和加工性，常常利用不同粉體粒徑顆粒的協(xié)同效應(yīng)，在導(dǎo)熱硅脂、導(dǎo)熱硅橡膠內(nèi)部構(gòu)筑致密的導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)，并對導(dǎo)熱粉體進(jìn)行表面處理提高填料與基體之間的相容性，不僅可以減小填料與基體之間的界面熱阻，而且可以提升材料界面化學(xué)穩(wěn)定性以及復(fù)合材料的加工性能，例如: 金戈新材使用適量的硅烷偶聯(lián)劑等處理氧化鋁、氧化鋅、氧化鎂、氮化鋁、氮化硼，或多種復(fù)合導(dǎo)熱粉體，處理劑在填料粉體表面形成均勻包覆，可有效提高材料的導(dǎo)熱性能，以及降低復(fù)合材料的加工粘度等。代表產(chǎn)品GD-S系列高性能有機硅系列產(chǎn)品，可實現(xiàn)1~12W/K*m，具有低比重、低揮發(fā)、耐高溫、低介電等優(yōu)勢；DRHY(GD-E)系列環(huán)氧灌封膠用導(dǎo)熱阻燃粉體、JAZ(GD-U)系列聚氨酯灌封膠用導(dǎo)熱粉體，導(dǎo)熱率可實現(xiàn)0.8~5.0W/K*m，如GD-E351H、GD-U150、GD-U200、GD-U380成功在國內(nèi)外知名膠廠獲得成功應(yīng)用，滿足對5G熱界面材料、電子電器通訊材料、新能源汽車電池膠粘劑物理及機械性能要求，且其低比重特點，進(jìn)一步為同行業(yè)產(chǎn)品向輕量化、高性能方向發(fā)展提供強大技術(shù)支撐，獲得行業(yè)高度贊許。

未來航空航天器導(dǎo)熱界面材料發(fā)展向更高導(dǎo)熱等方向邁進(jìn)，建議開展可重復(fù)拆裝的高彈性體導(dǎo)熱墊片技術(shù)研究，使其能夠在低壓力負(fù)載下獲取較小的接觸熱阻以適應(yīng)航天器自動化生產(chǎn)線裝配要求; 研究導(dǎo)熱硅脂基體與導(dǎo)熱粉體/填料界面相容性增強技術(shù)，減少或消除硅油分離現(xiàn)象等。