5G時(shí)代的變革引發(fā)了導(dǎo)熱凝膠和導(dǎo)熱墊片的升級，10~12W/mK的凝膠/墊片成為了電子行業(yè)的新趨勢。氮化鋁（AlN）粉末具有極好的導(dǎo)熱性能和絕緣性能，經(jīng)常被用作導(dǎo)熱填料以提高凝膠和墊片的導(dǎo)熱性能。然而，AlN穩(wěn)定性較差，在常溫下遇水易水解，導(dǎo)致材料的導(dǎo)熱性能變差。因此，如何克服氮化鋁的易水解性，已成為近年來導(dǎo)熱材料領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)。

水解機(jī)理

氮化鋁AlN的表面極為活潑，吸潮后非常容易水解產(chǎn)生Al(OH)3，造成聲子通路中斷嚴(yán)重影響熱量傳導(dǎo)。

AlN+3H₂O=Al(OH)₃↓+NH₃↑

做為電子級材料，需要經(jīng)過雙85高溫高濕的考驗(yàn)才算合格，因此氮化鋁易水解問題不解決就沒辦法轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力。

如何判斷氮化鋁已經(jīng)水解？

由于粉末水解后會(huì)產(chǎn)生氨氣，氨氣在水中會(huì)電離出NH⁺和OH^-，溶液中的pH值會(huì)發(fā)生變化，因此pH值是表征AlN水解程度的一個(gè)重要指標(biāo)。

此外，用XRD可進(jìn)行AlN水解前后的物相分析，用于定性判斷水解后是否有新物相產(chǎn)生、判斷水解的產(chǎn)物及水解的程度。用TEM除了可以用于形貌分析外還可以分析產(chǎn)物的晶體結(jié)構(gòu)。AlN粉末水解產(chǎn)生氨氣，因此原粉末會(huì)產(chǎn)生損失，所以測定AlN粉末水解前后的含量也是衡量水解程度的一個(gè)重要指標(biāo)。用SEM可以觀察水解前后AlN粉末顆粒的形貌，根據(jù)形貌的變化可以定性的判斷水解的程度。

如何處理氮化鋁的水解問題？

抑制AlN粉末的水解處理主要是借助化學(xué)鍵或物理吸附作用在AlN顆粒表面涂覆一種物質(zhì)，使之與水隔離，從而避免其水解反應(yīng)的發(fā)生。抑制水解處理的方法主要有：表面化學(xué)改性和表面物理包覆。

1、表面化學(xué)改性

表面化學(xué)改性是指通過化學(xué)方法，使AlN顆粒與表面改性劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而在AlN顆粒表面形成保護(hù)層，使其表面鈍化來改善AlN的表面性能。AlN粉末表面化學(xué)改性的方法主要有：偶聯(lián)劑改性、偶聯(lián)接枝共聚改性、表面氧化改性、表面活性劑改性。

金戈新材采用特定的表面處理劑對氮化鋁進(jìn)行化學(xué)改性，并配合生產(chǎn)工藝調(diào)整，推出了一系列耐水解球形氮化鋁產(chǎn)品。該系列產(chǎn)品具有球形致密結(jié)構(gòu)，粒徑單一，高導(dǎo)熱、耐水解等優(yōu)勢，在8~12W/mK的凝膠/墊片中得到良好應(yīng)用。（想知道更多耐水解氮化鋁信息，可點(diǎn)擊右下方客服咨詢，或致電0757-87572711）

2、表面物理包覆改性

（1）液相包覆改性

在AlN粉末懸浮液中加入改性劑，通過機(jī)械攪拌在AlN粉末的表面形成涂覆層，包覆物與AlN顆粒表面無化學(xué)反應(yīng)，而是依靠吸附作用或范德華力連接。

（2）氣相沉積改性

利用物質(zhì)易升華性，通過加熱，使之升華，然后凝聚沉積在AlN顆粒的表面，提高AlN粉末的抗水解能力。如利用SiO(s)固體粉末的易升華性對AlN粉末進(jìn)行改性，在Al₂O₃坩堝中填充AlN粉末、SiO(s)、碳?xì)趾褪?，升溫加熱使SiO(s)升華，在AlN顆粒表面形成保護(hù)層。

此外，還有利用強(qiáng)酸改性劑，采用機(jī)械球磨法與AlN粉末混合，不僅不需要高溫條件，而且重復(fù)性好，可顯著提高AlN粉末的抗水解能力，還能使AlN粉末在水中具有更好的分散性和穩(wěn)定性，有利于得到高固相含量的AlN陶瓷漿料。

各種方法處理都能對氮化鋁粉末的抗水化性能起到改善作用，也各有其優(yōu)點(diǎn)與局限性，例如，用于制作陶瓷的氮化鋁粉體要求具有較高的純度，表面處理引入的硅等雜質(zhì)會(huì)在燒結(jié)過程中帶入陶瓷基體內(nèi)，對陶瓷熱導(dǎo)率造成不利影響，此時(shí)只能采用有機(jī)酸或者熱處理氧化法。而用于制造導(dǎo)熱界面材料使用的填料粉末，要求粉體與硅油、硅膠等具有良好的相容性，以獲得高的填充量，混合均勻性，保證其成形性能及施工性能，此時(shí)采用硅烷體系處理時(shí)更合適。如果采用將幾種處理方式相結(jié)合的方法，對粉體進(jìn)行表面處理，可能得到更好的效果，需要結(jié)合實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行評估。