一文了解導熱材料

　　導熱材料主要用于解決電子設備的散熱問題，用于發熱源和散熱器的接觸界面之間，通過使用導熱系數遠高于空氣的熱界面材料，提高電子元器件的散熱效率。由于空氣是熱的不良導體，不能有將發熱元器件散發的熱量有效傳導，會影響器件工作穩定性及使用壽命。導熱材料與器件的功能是填充發熱元器件與散熱元器件之間的空氣間隙，提高導熱效率。

導熱材料

　　導熱材料分類眾多，目前廣泛應用的導熱材料包括合成石墨材料、導熱填隙材料、導熱凝膠、導熱硅脂、相變材料等。

　　對于電子器件而言，高分子絕緣材料具有獨特的結構和易改性、易加工的特點，使其具有其他材料不可比擬、不可取代的優異性能。但是一般高分子材料都是熱的不良導體，其導熱系數一般都低于 0.5 Wm-1K-1。

　　按制備工藝導熱高分子聚合物材料可以大致分為兩大類：本征型導熱聚合物和填充型導熱聚合物。

　　本征型導熱聚合物材料是指在合成及成型加工聚合物的過程中通過改變分子和鏈節結構，或者通過外力的作用改變分子和分子鏈的排列來獲得特殊物理結構，從而提高材料的導熱性能。但是，目前想制備這種本征型導熱高分子材料比較困難且成本高。

　　本征型導熱聚合物材料的制備有以下幾種主要途徑：

     （1）合成具有高導熱的共軛結構聚合物。如聚乙炔、聚苯胺和聚噻吩等，通過電子導熱機制實現熱傳導。

     （2）通過外界的模壓或者定向拉伸，以及外加電場或者磁場等外力使小分子單體在聚合的時候有序排列，從而增加其聚合物的有序性和結晶度，進而通過聲子振動來獲得本征型導熱絕緣高分子材料。

     （3）在制備聚合物材料的時候，盡量減少材料內部的缺陷，從而通過減少聲子散射來提高材料本征導熱系數的方法。

     （4）可以通過化學合成剛性鏈或者容易結晶的小分子單體或者在分子鏈上引入液晶結構，這樣的小分子單體聚合以后可以使聚合物的結晶度或者分子間的作用力增強，從而提高聚合物的導熱系數。

　　顧名思義，填充型導熱高分子材是通過向聚合物基體中添加高導熱填料的方法來制備。相對制備本征型導熱聚合物材料，其加工工藝簡單，操作過程容易掌握，加工成本低廉，經適當工藝處理可用于某些特殊領域，可進行工業化生產。因此目前國內外導熱聚合物材料的研究主要集中在填充型導熱聚合物材料。

　　目前用于制備高導熱絕緣聚合物復合材料的傳統導熱填料主要可以分為以下幾種：（1）金屬類填料，如銅、銀、金、鎳和鋁等。（2）碳類填料，如無定形碳、石墨、金剛石、碳納米管和石墨烯等。（3）陶瓷類填料，這類填料是用的最多的一類，如氮化硼(BN)、氮化鋁(AlN)、氮化硅(Si3N4)、碳化硅(SiC)、氧化鎂 (MgO)、氧化鈹(BeO)、氧化鋁(Al2O3)、氧化鋅(ZnO)、氧化硅(SiO2)等。

導熱行業產業鏈：從材料到器件

　　導熱材料是導熱器件的上游原料，器件是在材料的基礎上進行的二次開發。上游原料材料包括石墨，PI膜，硅橡膠，塑料粒子等，下游應用主要集中在消費電子、通信基站、電動電池等領域，包括通訊、計算機、手機終端、汽車電子、家用電子、國防軍工等。

　　導熱材料行業具有較高的進入壁壘，此類產品在終端中的成本占比并不高，但其扮演的角色非常重要，因而供應商穩定性較好、獲利能力穩定。所謂的壁壘可簡單理解為技術壁壘和供應商認證壁壘。技術壁壘就是材料研發的資金投入及專利技術積累。與多數材料化工行業相類似，導熱材料行業的供應商一旦進入其體系，輕易不會更換。

　　在國內市場方面，我國導熱材料領域起步較晚，在巨大的市場需求推動下，近年來生產企業的數量迅速增加，但絕大多數企業品種少，同質性強，技術含量不高，產品出貨標準良莠不齊，未形成產品的系列化和產業化，多在價格上開展激烈競爭。

行業市場趨勢

　　消費電子走向小型化、輕薄化、智能化，5G商用帶來的通信基站設備投入，以及動力電池的蓬勃發展有望大幅拉動導熱材料需求。經測算，2017年僅智能手機和平板電腦市場，所需的合成石墨導熱材料就達到將近百億規模。據BCC預測，全球界面導熱材料的市場規模將從2015年的7.64億美元提高到2020年的11億美元，復合增長率可達7.1%。

　　綜合來看，導熱材料潛在需求十分廣闊。在消費電子領域，硬件設備的泛智能化時代到來，高精密度的智能手機、筆記本電腦等產品對導熱等需求不斷強烈；此外5G的建設將會帶來大量的基站建設投入，導熱產品在通信領域同樣有著廣泛應用；而在新興領域中，數據中心、汽車電子的應用需求不斷展開，將會為對應導熱材料產品帶來更廣闊的應用市場空間。