導(dǎo)熱墊片中的填料怎么選擇？

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蘇州陽(yáng)池科技有限公司2024-11-13

導(dǎo)熱墊片中的有機(jī)物基材一般都是熱的不良導(dǎo)體，其導(dǎo)熱系數(shù)一般都低于0.5W，因此需要在添加一定量的高導(dǎo)熱填料制備成復(fù)合材料來(lái)提升其導(dǎo)熱性能。目前，導(dǎo)熱墊片中的導(dǎo)熱填料包括金屬填料、無(wú)機(jī)陶瓷填料以及碳系填料。 1、金屬填料：高熱導(dǎo)率、非絕緣應(yīng)用金屬填料主要有金、銀、銅、鋁、鐵、鋅等，其導(dǎo)熱機(jī)理主要是依靠電子運(yùn)動(dòng)來(lái)進(jìn)行。這些電子之間相互碰撞可以實(shí)現(xiàn)快速傳熱，由于電子本身攜帶電荷，電子遷移過(guò)程中攜帶了大量的能量，故其導(dǎo)熱率很高，但由于其同時(shí)也是電的良導(dǎo)體，因此金屬填料填充的導(dǎo)熱墊片在絕緣應(yīng)用上受限。一般來(lái)說(shuō)，純金屬的晶格具有整齊性，自由電子運(yùn)動(dòng)所受的干擾小，故其導(dǎo)熱系數(shù)值大于合金，而合金的導(dǎo)熱系數(shù)則受雜質(zhì)含量影響，雜質(zhì)含量越多，導(dǎo)熱系數(shù)值越小。 2、無(wú)機(jī)陶瓷填料：綜合性能好、可用于絕緣領(lǐng)域無(wú)機(jī)陶瓷填料的導(dǎo)熱機(jī)理主要依靠聲子導(dǎo)熱，熱能擴(kuò)散速率主要取決于鄰近原子或結(jié)合基團(tuán)的振動(dòng)，主要有碳化物（碳化硅等）、氧化物（氧化鎂、氧化鋁、氧化鈹）和氮化物（氮化硼、氮化鋁等），它們具有優(yōu)良的絕緣性能、力學(xué)性能、耐高溫性能、耐化學(xué)腐蝕性能等，但由于氧化物填料受到聲子平均自由程及微觀結(jié)構(gòu)如晶粒尺寸、晶格缺陷、雜質(zhì)和界面等影響較大，其實(shí)際導(dǎo)熱系數(shù)普遍偏小。 3、碳系填料：超高導(dǎo)熱領(lǐng)域碳系填料包括石墨、石墨烯、金剛石、炭黑和碳纖維等，雖然在碳系填料中熱量也主要通過(guò)聲子傳遞，但是由于獨(dú)特的晶體結(jié)構(gòu)和它不同同素異構(gòu)體在不同方向上相鄰碳原子間距不同，導(dǎo)致聲子的碰撞過(guò)程不同，使得它們的導(dǎo)熱系數(shù)跨越了5個(gè)數(shù)量級(jí)，從室溫下無(wú)定形碳的0.01 W到2000W的金剛石再到碳納米管驚人的3000~3500W，幾乎是傳統(tǒng)金屬材料鐵、鋁及銅的10倍，但這些材料的取向排列對(duì)導(dǎo)熱材料的性能影響巨大，一般需要在填充結(jié)構(gòu)和填充方法上對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)，這也同時(shí)意味著生產(chǎn)工藝較為復(fù)雜，導(dǎo)致目前成本較高。