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高導(dǎo)熱陶瓷填料盤點：為何它們成為行業(yè)首選？

文章出處：常見問題責(zé)任編輯：東莞東超新材料科技有限公司發(fā)表時間：2024-10-17

　　
目前，眾多關(guān)于導(dǎo)熱聚合物復(fù)合材料的研究主要集中在高導(dǎo)熱填料的探索上，原因在于提高復(fù)合材料的導(dǎo)熱率主要依賴于導(dǎo)熱填料的功能。因此，填料的選擇對復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能起著決定性作用，導(dǎo)致許多研究人員投身于新型高導(dǎo)熱填料的開發(fā)工作。

一、導(dǎo)熱填料概述

導(dǎo)熱填料的作用
導(dǎo)熱填料在材料科學(xué)中扮演著至關(guān)重要的角色，其主要作用是提高復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能。在電子設(shè)備、LED照明、新能源汽車等眾多領(lǐng)域，有效的熱管理對于保證設(shè)備性能和延長使用壽命至關(guān)重要。導(dǎo)熱填料通過填充在基體材料中，形成熱傳導(dǎo)路徑，從而提高整體材料的導(dǎo)熱系數(shù)，使熱量能夠快速、均勻地傳遞，避免局部過熱現(xiàn)象。

二、球形氧化鋁填料
球形氧化鋁作為一種高效的導(dǎo)熱填料，因其獨特的物理和化學(xué)性質(zhì)在導(dǎo)熱材料領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。
氧化鋁因其低成本和高電阻率的特點，常常被作為填料使用。盡管其固有熱導(dǎo)率不如其他類型顆粒，氧化鋁依然在研究和應(yīng)用領(lǐng)域得到了廣泛的關(guān)注。特別是球形氧化鋁，由于其卓越的性價比，已經(jīng)成為當(dāng)前最常使用的陶瓷填料之一。需要注意的是，通常情況下，為了實現(xiàn)較高的熱導(dǎo)率，需要添加較多的氧化鋁，但其提升效果相對有限。
球形氧化鋁的特性
粒度與分布：球形氧化鋁的粒度通常在微米級別，具有良好的粒度分布，這使得填料能夠在基體材料中均勻分散，形成有效的熱傳導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)。粒度的精確控制對于提高導(dǎo)熱效率至關(guān)重要，因為它直接影響到填料的比表面積和堆積密度。
導(dǎo)熱性能：球形氧化鋁具有較高的導(dǎo)熱系數(shù)，通常在30-50 W/m·K之間，這使其成為提高復(fù)合材料導(dǎo)熱性能的理想選擇。其球形結(jié)構(gòu)有助于減少熱傳導(dǎo)路徑中的界面阻力，從而提高整體導(dǎo)熱效率。
化學(xué)穩(wěn)定性：球形氧化鋁在高溫下具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，不易與基體材料發(fā)生反應(yīng)，這使得它在多種環(huán)境條件下都能保持穩(wěn)定的導(dǎo)熱性能。此外，它的耐腐蝕性也使其適用于多種化學(xué)環(huán)境。
電絕緣性：球形氧化鋁是一種電絕緣材料，其電阻率較高，適用于需要電絕緣的導(dǎo)熱應(yīng)用場合，如電子元器件的散熱材料。

球形氧化鋁的優(yōu)勢
良好的分散性：由于其球形結(jié)構(gòu)和較小的粒度，球形氧化鋁在基體材料中易于分散，減少了團(tuán)聚現(xiàn)象，從而提高了導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)的均勻性。
較低的填充量：與其他形狀的填料相比，球形氧化鋁在達(dá)到相同導(dǎo)熱效果時所需的填充量更少，這有助于保持基體材料的原有性能，如機械強度和加工性。

氮化鋁（AlN）在眾多導(dǎo)熱絕緣填料中脫穎而出，因其具備高熱導(dǎo)率（理論值為320 W/m·K）、高電阻率（大于10^14 Ω·m）、較低的介電常數(shù)和介電損耗、低熱膨脹系數(shù)（4.4×10^-6 K^-1，與硅相似）以及無毒特性，而被廣泛研究，并成為導(dǎo)熱復(fù)合材料的理想選擇。
六方氮化硼作為一種備受矚目的陶瓷填料，其主要吸引力在于其不僅擁有較高的導(dǎo)熱系數(shù)（理論值為600 W/m·K），而且還具備出色的電絕緣性能。六方氮化硼（h-BN）擁有與石墨相似的多層六邊形結(jié)構(gòu)，其與石墨烯的區(qū)別在于氮原子和硼原子的交替排列。這種結(jié)構(gòu)中的強烈SP2共價鍵使得六方氮化硼具有優(yōu)異的導(dǎo)熱性能。除了高導(dǎo)熱性，六方氮化硼還展現(xiàn)了卓越的熱穩(wěn)定性、機械強度、抗氧化性和耐腐蝕性等特性。

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