想在5G導熱界面材料市場領先，這個材料的選擇很關鍵

上次，小編在《5G為導熱材料帶來的新機遇》中提到5G時代對導熱界面材料提出更高的要求，如高導熱系數、穩定性好等，如何能滿足這些要求？導熱粉體的作用不可小覷。

導熱粉體在高導熱界面材料中占90%以上，決定了導熱界面材料的性能。然而單一粒徑粉體或簡單粉體搭配并不能滿足5G時代高性能導熱界面材料的需求。那么如何選擇導熱粉體呢？

粉體的粒徑大小

粉體粒徑大小對導熱界面材料的導熱率有一定影響。理論上，大粒徑的粉體比小粒徑的更易獲得較高導熱系數。因為大粒子更容易互相接觸，從而形成導熱通路，增加熱導率。而小粒徑粉體與基材接觸的表面積更大，故受到的傳熱阻力也更大，所以導熱率略差于大粒徑的。

然而單純說粒徑越大材料的導熱率越大是不合理的，還與粉體的添加量有關系。因為在填充份數較小的情況下，小粒徑粉體其實已經形成緊密接觸了，所以小粒徑的粉體較大粒徑的導熱率大。

而填充量超過一定值時，小粒徑粉體體系的導熱率隨著添加量的增加，其增長速度變慢甚至可能出現導熱率降低的風險，而此時大粒徑粉體體系的導熱率增加迅速，導熱率相較于小粒徑的更占優勢。

因此可以綜合大小粒徑粉體在不同填充量下的優勢差異，通過合理的粒徑搭配，使粉體在高分子材料中形成更多的導熱網絡，有利于獲得高導熱的材料。

粉體的添加量

在較低粉體填充量下，采用高導熱率與低導熱率粉體對高分子材料的熱導率影響甚微，主要原因為粉體用量過少，其完全被基體包裹，粉體顆粒之間不能形成真正的接觸和相互作用，熱阻較大，對導熱性能的提高幾乎沒有作用。

只有當導熱粉體的填充量達到某一臨界值時，顆粒之間才能相互作用，體系中才能形成類似網狀或鏈狀的導熱網絡，從而提高基體的導熱系數。

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粉體的形貌

不同形貌的粉體在基體中的分布狀態及導熱網絡的形成，對體系的導熱率有重要影響。粉體的形貌主要有球形（類球形）、片狀、纖維狀、棒狀等，如果導熱粉體在基體中能形成最大堆積，相互結合形成類似網狀或鏈狀的導熱網絡，那么該粉體即是提高材料導熱率的首選。可想而知，片狀導熱粉體在堆積上可以形成最有效的導熱網絡。因此導熱率最高。

但是若要綜合考慮體系的加工性能，片狀粉體在混合時顆粒間的接觸面積增大，導致體系的粘度增大，同時制得的導熱界面材料的柔韌性也會大幅度下降，所以片狀粉體不適于制備高導熱界面材料。

而球形粉體對體系的增稠幅度較小，填充量增大，可使基體的導熱率有較大幅度提升。因此，當前用于制備高導熱界面材料的粉體形貌主要以球形為主。

粉體的表面處理

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粉體的表面處理對于降低界面熱阻，提高導熱率有一定影響。無機粉體顆粒與有機基體界面相容性差，顆粒在基體中很容易聚集成團，難以有效分散。此外，由于無機粉體與有機基體的表面張力差異使得粒子表面很難被基體潤濕，導致二者界面處存在空隙，使復合材料的界面熱阻提高。

故必須對導熱粉體進行表面處理，以改善與基體的界面結合情況。尤其是納米粉體，如不能有效對其表面進行改性，則無法將其均勻分散至高分子基體中。

粉體的復合方式

粉體的復合方式主要有不同粒徑同種粉體之間的復合搭配，不同粉體之間的復合搭配，不同粒徑不同粉體，甚至是多形貌多粉體多粒徑的復合搭配。

采用不同粒徑的粉體混合搭配，或不同形貌粉體復合搭配比單一粉體更能提高材料的導熱率，這是由于大小顆粒混雜填充可使不同粒徑顆粒、不同形貌的粉體形成致密堆積，相互接觸幾率增大，可實現較高填充量，而且能改善體系加工性能。

對于多粉體搭配時，需要綜合考慮粉體性能的局限性，如氮化鋁導熱率高但是易水解，氧化鋅絕緣性佳但導熱率相對較低等，需要克服各種材料的使用缺陷，根據實際應用選擇合適的材料搭配。

從上文看來，選擇一款性能優異的導熱粉體并非易事，需要綜合多方面進行考量。而導熱粉體又是制備5G導熱界面材料的關鍵性材料，因此想走在導熱材料市場前端，導熱粉體的選擇非常關鍵。

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