导热粉体材料的导热性能提升策略：导热填料的复配与优化

文章出处：产品百科责任编辑：东莞东超新材料科技有限公司发表时间：2024-04-05

　　在现代电子产品的轻量化发展趋势下，导热粉体的选择和应用变得尤为重要。传统的金属填料由于在高温下易氧化、CTE较高以及加入大量时密度增加等问题，其应用逐渐减少。因此，本文将重点介绍陶瓷和碳材料这两种导热粉体，以及导热填料如何搭配，这些材料被广泛应用于热界面材料、导热胶粘剂、导热复合材料等领域，用以提高材料的导热性能

陶瓷粉体因其良好的导热系数和低导电性，广泛应用于需要电绝缘的场合。其中，碳化硅和MXenes是常用的碳化物填料，具有高硬度、高导热系数、耐高温和化学稳定性等特点。例如，Yao等人通过冷冻铸造方法制备了垂直排列的SiC纳米线网络，在低填充率下实现了高导热系数。Guo等人则通过冷冻干燥法制备了3D MXenes泡沫，并将其与环氧树脂复合，获得了高导热系数的复合材料。
氧化铝和氮化硼也是常用的陶瓷填料，它们分别具有高的导热系数、电绝缘性和低比重。例如，Wang等人通过热压法制备了纳米球形氧化铝与氮化硼纳米片复合的材料，提高了材料的导热性能。
碳材料作为另一类导热粉体，因其轻质和优异的导热性能而备受关注。金刚石、石墨烯、碳纳米管和膨胀石墨等碳基材料在导热性、导电性、耐温性等方面表现出色。例如，Song等人制备了纤维素/纳米金刚石复合材料，提高了材料的导热性能。Zhao等人则通过添加炭黑到石墨烯泡沫中，制备了导热性能显著提升的复合材料。
碳纤维作为碳基填料，具有高轴向热导率和低横向热导率的特点，适合用于提高聚合物的导热性和力学性能。此外，金戈新材等供应商通过复合搭配、表面改性和干湿法一体化等技术，开发了高性能的导热粉体，适用于多种聚合物体系。
总之，陶瓷和碳材料作为导热粉体，具有各自的优势和特点，适用于不同的应用场景。在选择和使用导热粉体时，需根据具体需求和应用条件进行综合考虑。

在制造高分子材料时，为了增强其导热性能，制造商通常会加入导热填料。单一填料往往不能达到理想的导热效果，因此通常会采用多种填料的组合，即所谓的“复配”策略。这种策略包括以下几种搭配方式：
导热填料如何搭配，可获得高导热率
确实，为了提高高分子材料的导热性能，生产厂商常常会采用复配的方式来加入导热填料。复配方式主要有以下几种：
1. 不同材料的混合：
将两种或多种不同类型的导热填料混合使用，以充分发挥各自的优势。例如，结合碳化硅（SiC）的高导热性和氧化铝（Al2O3）的电绝缘性，可以在保持高导热性的同时，提高材料的电绝缘性能。
2. 不同粒径的混合：
混合不同粒径的导热填料，可以形成更有效的导热网络。小粒径填料可以填充大粒径填料之间的空隙，而大粒径填料则可以提供更多的热传导路径。例如，将纳米级的碳化硅与微米级的碳化硅混合，可以提高材料的导热性能。
3. 不同形状的混合：
混合不同形状的导热填料，可以增加填料在基体中的接触面积，从而提高导热性能。例如，结合球形和纤维状的碳纳米管，可以形成更有效的热传导网络。
在复配填料时，生产厂商需要考虑填料的化学性质、导热性能、分散性、成本以及与基体的相容性等因素。通过优化复配比例和填料的分散性，可以制备出导热性能更佳的高分子材料。这种方法不仅提高了材料的导热性能，还保持了其原有的加工性能和机械性能。

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