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您的氮化鋁經受得住“水解”考驗嗎? 二維碼
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發表時間:2023-09-11 14:06來源:金戈新材官網 5G時代的變革引發了導熱凝膠和導熱墊片的升級,10~12W/mK的凝膠/墊片成為了電子行業的新趨勢。氮化鋁(AlN)粉末具有極好的導熱性能和絕緣性能,經常被用作導熱填料以提高凝膠和墊片的導熱性能。然而,AlN穩定性較差,在常溫下遇水易水解,導致材料的導熱性能變差。因此,如何克服氮化鋁的易水解性,已成為近年來導熱材料領域的一個研究熱點。 水解機理 氮化鋁AlN的表面極為活潑,吸潮后非常容易水解產生Al(OH)3,造成聲子通路中斷嚴重影響熱量傳導。 AlN+3H2O=Al(OH)3↓+NH3↑ 做為電子級材料,需要經過雙85高溫高濕的考驗才算合格,因此氮化鋁易水解問題不解決就沒辦法轉化為生產力。 如何判斷氮化鋁已經水解? 由于粉末水解后會產生氨氣,氨氣在水中會電離出NH+和OH-,溶液中的pH值會發生變化,因此pH值是表征AlN水解程度的一個重要指標。 此外,用XRD可進行AlN水解前后的物相分析,用于定性判斷水解后是否有新物相產生、判斷水解的產物及水解的程度。用TEM除了可以用于形貌分析外還可以分析產物的晶體結構。AlN粉末水解產生氨氣,因此原粉末會產生損失,所以測定AlN粉末水解前后的含量也是衡量水解程度的一個重要指標。用SEM可以觀察水解前后AlN粉末顆粒的形貌,根據形貌的變化可以定性的判斷水解的程度。 如何處理氮化鋁的水解問題? 抑制AlN粉末的水解處理主要是借助化學鍵或物理吸附作用在AlN顆粒表面涂覆一種物質,使之與水隔離,從而避免其水解反應的發生。抑制水解處理的方法主要有:表面化學改性和表面物理包覆。 1、表面化學改性 表面化學改性是指通過化學方法,使AlN顆粒與表面改性劑發生化學反應,從而在AlN顆粒表面形成保護層,使其表面鈍化來改善AlN的表面性能。AlN粉末表面化學改性的方法主要有:偶聯劑改性、偶聯接枝共聚改性、表面氧化改性、表面活性劑改性。 金戈新材采用特定的表面處理劑對氮化鋁進行化學改性,并配合生產工藝調整,推出了一系列耐水解球形氮化鋁產品。該系列產品具有球形致密結構,粒徑單一,高導熱、耐水解等優勢,在8~12W/mK的凝膠/墊片中得到良好應用。(想知道更多耐水解氮化鋁信息,可點擊右下方客服咨詢,或致電0757-87572711) 2、表面物理包覆改性 (1)液相包覆改性 在AlN粉末懸浮液中加入改性劑,通過機械攪拌在AlN粉末的表面形成涂覆層,包覆物與AlN顆粒表面無化學反應,而是依靠吸附作用或范德華力連接。 (2)氣相沉積改性 利用物質易升華性,通過加熱,使之升華,然后凝聚沉積在AlN顆粒的表面,提高AlN粉末的抗水解能力。如利用SiO(s)固體粉末的易升華性對AlN粉末進行改性,在Al2O3坩堝中填充AlN粉末、SiO(s)、碳氈和石墨板,升溫加熱使SiO(s)升華,在AlN顆粒表面形成保護層。 此外,還有利用強酸改性劑,采用機械球磨法與AlN粉末混合,不僅不需要高溫條件,而且重復性好,可顯著提高AlN粉末的抗水解能力,還能使AlN粉末在水中具有更好的分散性和穩定性,有利于得到高固相含量的AlN陶瓷漿料。 各種方法處理都能對氮化鋁粉末的抗水化性能起到改善作用,也各有其優點與局限性,例如,用于制作陶瓷的氮化鋁粉體要求具有較高的純度,表面處理引入的硅等雜質會在燒結過程中帶入陶瓷基體內,對陶瓷熱導率造成不利影響,此時只能采用有機酸或者熱處理氧化法。而用于制造導熱界面材料使用的填料粉末,要求粉體與硅油、硅膠等具有良好的相容性,以獲得高的填充量,混合均勻性,保證其成形性能及施工性能,此時采用硅烷體系處理時更合適。如果采用將幾種處理方式相結合的方法,對粉體進行表面處理,可能得到更好的效果,需要結合實際應用進行評估。 |
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