航空航天器用導熱界面材料應用現狀與發展方向

在航空航天領域，導熱界面材料主要用于填充設備安裝面與安裝板、電子器件與安裝面之間的間隙，使兩界面之間的接觸形式由點接觸變成面接觸，以提升界面接觸換熱率。基于安全性考慮，航天用導熱界面材料不僅需要高導熱，還需要電絕緣性好、化學性能穩定、低出油率、無毒、無味、無腐蝕性等。常用的導熱界面材料有導熱硅脂和導熱硅橡膠等。

導熱硅脂/導熱硅橡膠是以硅油/硅橡膠為基體、導熱粉體為填料，并添加功能助劑，經混合研磨而成的膏狀/片狀混合材料。提高導熱界面材料導熱性能的方法通常有兩種: 一是改變聚合物材料的分子/分子鏈接結構，合成具有高度結晶體或高度取向的本體聚合物材料，但采用這種方法制備高導熱材料的工藝復雜，成本高; 二是向聚合物基體中添加高導熱粉體，通過提高粉體和聚合物的界面相容性，使其形成連續的導熱網絡，從而提高材料的導熱特性。常用的高導熱粉體有碳材料( 碳納米管、石墨烯等) 、陶瓷材料( 氧化鋁、氧化鋅、氧化鎂、氮化鋁、六方氮化硼等) 及金屬材料( 銀、銅等) 。為了獲得更優異的導熱性能和加工性，常常利用不同粉體粒徑顆粒的協同效應，在導熱硅脂、導熱硅橡膠內部構筑致密的導熱網絡，并對導熱粉體進行表面處理提高填料與基體之間的相容性，不僅可以減小填料與基體之間的界面熱阻，而且可以提升材料界面化學穩定性以及復合材料的加工性能，例如: 金戈新材使用適量的硅烷偶聯劑等處理氧化鋁、氧化鋅、氧化鎂、氮化鋁、氮化硼，或多種復合導熱粉體，處理劑在填料粉體表面形成均勻包覆，可有效提高材料的導熱性能，以及降低復合材料的加工粘度等。代表產品GD-S系列高性能有機硅系列產品，可實現1~12W/K*m，具有低比重、低揮發、耐高溫、低介電等優勢；DRHY(GD-E)系列環氧灌封膠用導熱阻燃粉體、JAZ(GD-U)系列聚氨酯灌封膠用導熱粉體，導熱率可實現0.8~5.0W/K*m，如GD-E351H、GD-U150、GD-U200、GD-U380成功在國內外知名膠廠獲得成功應用，滿足對5G熱界面材料、電子電器通訊材料、新能源汽車電池膠粘劑物理及機械性能要求，且其低比重特點，進一步為同行業產品向輕量化、高性能方向發展提供強大技術支撐，獲得行業高度贊許。

未來航空航天器導熱界面材料發展向更高導熱等方向邁進，建議開展可重復拆裝的高彈性體導熱墊片技術研究，使其能夠在低壓力負載下獲取較小的接觸熱阻以適應航天器自動化生產線裝配要求; 研究導熱硅脂基體與導熱粉體/填料界面相容性增強技術，減少或消除硅油分離現象等。