一種低溫燒結而成具有低吸濕性、高導熱的氧化鎂填料制備方法

傳統氧化鋁導熱材料在高導熱應用中性能受限，難以滿足日益增長的散熱需求。相比之下，氧化鎂因具備低成本、高導熱性和高電阻率的顯著優勢，而受到了廣泛關注。然而，氧化鎂在實際應用中仍面臨兩大挑戰：一是其高達1800℃的燒結溫度，導致能耗高且工藝復雜；二是其在空氣中易吸濕，影響材料的穩定性和使用壽命。

針對上述問題，韓國KIM團隊提出了一種創新的制備方法，旨在制備出既具有低吸濕性又具備高導熱性的氧化鎂填料。該團隊利用液相燒結法，通過精確控制燒結過程中的液相行為，實現了對氧化鎂微觀結構的優化。

在燒結的最后階段，液相物質被巧妙地涂覆在陶瓷顆粒表面。隨著溫度的降低，液相在冷卻過程中發生再結晶，形成了一種獨特的雙層結構。外層是由納米晶體顆粒和非晶基質緊密排列組成的表面層，這層結構賦予了氧化鎂填料優異的疏水性能，有效降低了其吸濕性。內層則保持了氧化鎂原有的高導熱特性，確保了填料在散熱方面的卓越表現。

此外，KIM團隊還通過降低燒結溫度至1400℃，顯著減少了Mg揮發導致的空位，從而進一步提高了MgO-SM顆粒的熱導率。與高溫燒結的單晶氧化鎂相比，這種低溫燒結的MgO-SM顆粒具有更高的熱導率和更好的穩定性。

為了驗證這種新型氧化鎂填料的實際應用效果，KIM團隊將其與環氧樹脂復合制備了熱界面材料（TIM）。實驗結果顯示，該TIM的熱導率高達7.5 W/(m·K)，顯著高于純MgO TIM的4.5 W/(m·K)。這一結果表明，新型氧化鎂填料在熱界面材料領域具有巨大的應用潛力和市場前景。

綜上所述，韓國KIM團隊提出的低吸濕性高導熱氧化鎂填料的制備方法，不僅解決了傳統氧化鎂填料在燒結溫度和吸濕性方面的難題，還顯著提高了其熱導率和穩定性。這一研究成果為氧化鎂填料在高性能散熱材料領域的應用開辟了新的道路。該成果發表在國際期刊《Small Methods》上。