高导热填料/导热氧化铝为什么在硅橡胶领域难发挥导热性能

文章出处：行业动态责任编辑：东莞东超新材料科技有限公司发表时间：2024-09-25

　　
1. 硅橡胶导热性能的重要性
硅橡胶因其优异的绝缘性、耐热性和柔韧性在电子电器等领域得到广泛应用。然而，其低导热性能限制了其在散热方面的应用，提升硅橡胶的导热性成为行业关注的焦点。
2. 高导热填料/导热氧化铝的应用背景
为了提高硅橡胶的导热性，研究者们引入了高导热填料，如导热氧化铝。导热氧化铝因其高热导率和成本低廉而备受关注，但在硅橡胶中的应用效果并不理想。
3. 研究目的与意义
本文旨在探讨高导热填料/导热氧化铝在硅橡胶领域难以发挥导热性能的原因，为解决这一问题提供理论依据和实践指导，从而推动硅橡胶在散热领域的发展。

二、硅橡胶与导热氧化铝的基本性质
1. 硅橡胶的物理和化学特性
硅橡胶是一种具有良好耐热性、耐寒性、电绝缘性和化学稳定性的高分子材料。它由硅氧键构成的主链结构赋予了其独特的柔韧性和回弹性能，但这些特性也导致了其较低的热导率，通常小于0.5 W/(m·K)。
2. 导热氧化铝的导热机制和性质
导热氧化铝是一种常用的导热填料，具有较高的热导率（约30 W/(m·K)），其导热性能主要源于其晶体结构和自由电子的运动。导热氧化铝的颗粒形状、粒径和表面特性对其在复合材料中的导热效果有重要影响。
3. 硅橡胶与导热氧化铝的兼容性
硅橡胶与导热氧化铝的兼容性较差，主要表现在两者之间的界面相互作用较弱，导致导热填料在硅橡胶基体中难以形成有效的热传导网络。此外，硅橡胶的粘弹性和导热氧化铝的刚性差异，也使得两者在混合过程中难以实现良好的分散和界面结合。

三、导热氧化铝在硅橡胶中的分散性问题
1. 分散性概述
导热氧化铝在硅橡胶中的分散性是影响导热性能的关键因素之一。良好的分散性能够确保填料均匀分布在橡胶基体中，形成有效的热传导路径。然而，实际操作中，导热氧化铝在硅橡胶中的分散往往存在一定问题。
2. 分散性不佳的原因
分散性不佳的原因主要包括导热氧化铝的表面特性、粒径大小和形状，以及硅橡胶的粘度。导热氧化铝颗粒易于团聚，难以在硅橡胶中均匀分散，导致形成热阻较大的团聚体，影响整体导热效果。
3. 分散性对导热性能的影响
分散性不良会导致导热氧化铝颗粒在硅橡胶中形成空隙和缺陷，这些空隙和缺陷会阻碍热流的传递，降低复合材料的整体导热性能。因此，提高导热氧化铝在硅橡胶中的分散性是提升导热性能的重要途径。解决分散性问题需要采取适当的分散技术和表面改性方法。

四、界面热阻对导热性能的影响
1. 界面热阻的概念
界面热阻是指导热填料与基体材料接触界面处的热传导阻力。它是影响复合材料导热性能的重要因素，因为热流在通过填料与基体之间的界面时会有所损失。
2. 界面热阻的形成原因
界面热阻的形成主要归因于导热氧化铝与硅橡胶之间的界面兼容性差，包括两者之间的化学键合力弱、界面缺陷和空隙的存在。这些因素导致界面热阻增大，限制了热流的顺畅传递。
3. 界面热阻对导热性能的影响
界面热阻的增加会显著降低硅橡胶复合材料的整体导热效率。即使导热氧化铝本身具有高热导率，如果界面热阻过大，热流在通过界面时会被大量阻碍，导致复合材料的导热性能无法达到预期。因此，减小界面热阻是提高硅橡胶导热性能的关键所在，需要通过改善界面相互作用、表面改性等手段来实现。

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