一種低溫?zé)Y(jié)而成具有低吸濕性、高導(dǎo)熱的氧化鎂填料制備方法

傳統(tǒng)氧化鋁導(dǎo)熱材料在高導(dǎo)熱應(yīng)用中性能受限，難以滿足日益增長(zhǎng)的散熱需求。相比之下，氧化鎂因具備低成本、高導(dǎo)熱性和高電阻率的顯著優(yōu)勢(shì)，而受到了廣泛關(guān)注。然而，氧化鎂在實(shí)際應(yīng)用中仍面臨兩大挑戰(zhàn)：一是其高達(dá)1800℃的燒結(jié)溫度，導(dǎo)致能耗高且工藝復(fù)雜；二是其在空氣中易吸濕，影響材料的穩(wěn)定性和使用壽命。

針對(duì)上述問題，韓國KIM團(tuán)隊(duì)提出了一種創(chuàng)新的制備方法，旨在制備出既具有低吸濕性又具備高導(dǎo)熱性的氧化鎂填料。該團(tuán)隊(duì)利用液相燒結(jié)法，通過精確控制燒結(jié)過程中的液相行為，實(shí)現(xiàn)了對(duì)氧化鎂微觀結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。

在燒結(jié)的最后階段，液相物質(zhì)被巧妙地涂覆在陶瓷顆粒表面。隨著溫度的降低，液相在冷卻過程中發(fā)生再結(jié)晶，形成了一種獨(dú)特的雙層結(jié)構(gòu)。外層是由納米晶體顆粒和非晶基質(zhì)緊密排列組成的表面層，這層結(jié)構(gòu)賦予了氧化鎂填料優(yōu)異的疏水性能，有效降低了其吸濕性。內(nèi)層則保持了氧化鎂原有的高導(dǎo)熱特性，確保了填料在散熱方面的卓越表現(xiàn)。

此外，KIM團(tuán)隊(duì)還通過降低燒結(jié)溫度至1400℃，顯著減少了Mg揮發(fā)導(dǎo)致的空位，從而進(jìn)一步提高了MgO-SM顆粒的熱導(dǎo)率。與高溫?zé)Y(jié)的單晶氧化鎂相比，這種低溫?zé)Y(jié)的MgO-SM顆粒具有更高的熱導(dǎo)率和更好的穩(wěn)定性。

為了驗(yàn)證這種新型氧化鎂填料的實(shí)際應(yīng)用效果，KIM團(tuán)隊(duì)將其與環(huán)氧樹脂復(fù)合制備了熱界面材料（TIM）。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，該TIM的熱導(dǎo)率高達(dá)7.5 W/(m·K)，顯著高于純MgO TIM的4.5 W/(m·K)。這一結(jié)果表明，新型氧化鎂填料在熱界面材料領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛力和市場(chǎng)前景。

綜上所述，韓國KIM團(tuán)隊(duì)提出的低吸濕性高導(dǎo)熱氧化鎂填料的制備方法，不僅解決了傳統(tǒng)氧化鎂填料在燒結(jié)溫度和吸濕性方面的難題，還顯著提高了其熱導(dǎo)率和穩(wěn)定性。這一研究成果為氧化鎂填料在高性能散熱材料領(lǐng)域的應(yīng)用開辟了新的道路。該成果發(fā)表在國際期刊《Small Methods》上。