導熱墊片中的填料怎么選擇？

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蘇州陽池科技有限公司2024-11-13

導熱墊片中的有機物基材一般都是熱的不良導體，其導熱系數一般都低于0.5W，因此需要在添加一定量的高導熱填料制備成復合材料來提升其導熱性能。目前，導熱墊片中的導熱填料包括金屬填料、無機陶瓷填料以及碳系填料。 1、金屬填料：高熱導率、非絕緣應用金屬填料主要有金、銀、銅、鋁、鐵、鋅等，其導熱機理主要是依靠電子運動來進行。這些電子之間相互碰撞可以實現快速傳熱，由于電子本身攜帶電荷，電子遷移過程中攜帶了大量的能量，故其導熱率很高，但由于其同時也是電的良導體，因此金屬填料填充的導熱墊片在絕緣應用上受限。一般來說，純金屬的晶格具有整齊性，自由電子運動所受的干擾小，故其導熱系數值大于合金，而合金的導熱系數則受雜質含量影響，雜質含量越多，導熱系數值越小。 2、無機陶瓷填料：綜合性能好、可用于絕緣領域無機陶瓷填料的導熱機理主要依靠聲子導熱，熱能擴散速率主要取決于鄰近原子或結合基團的振動，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），它們具有優良的絕緣性能、力學性能、耐高溫性能、耐化學腐蝕性能等，但由于氧化物填料受到聲子平均自由程及微觀結構如晶粒尺寸、晶格缺陷、雜質和界面等影響較大，其實際導熱系數普遍偏小。 3、碳系填料：超高導熱領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聲子傳遞，但是由于獨特的晶體結構和它不同同素異構體在不同方向上相鄰碳原子間距不同，導致聲子的碰撞過程不同，使得它們的導熱系數跨越了5個數量級，從室溫下無定形碳的0.01 W到2000W的金剛石再到碳納米管驚人的3000~3500W，幾乎是傳統金屬材料鐵、鋁及銅的10倍，但這些材料的取向排列對導熱材料的性能影響巨大，一般需要在填充結構和填充方法上對其進行設計，這也同時意味著生產工藝較為復雜，導致目前成本較高。