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科普導熱矽膠用氧化鋁填料效果怎麽樣■!效果到底好不好?

彩虹娱乐棋牌官网:彩虹娱乐app 人氣:-發表時間:2021-03-06

隨著工業電子行業的發展,電子元件、集成電路趨于密集化、小型化,已经成为电器的运行的头等大敌■。为了最大程度避免因散熱不力导致的电器故障,一般会在电子产品的发熱体与散熱设施之间的接触面涂敷导熱硅胶以及导熱性矽膠制品爲輔助,那麽它的作用你都了解過嗎?

 

导熱硅胶是一种具有一定的柔韧性、优良的绝缘性、压缩性、表面天然的粘性,专门为利用缝隙传递熱量的设计方案生产的产品■。除了能填充缝隙,完成发熱部位与散熱部位间的熱传递,同时还起到绝缘、减震等作用,满足设备小型化及超薄化的设计要求,且厚度适用范围广,因此作为一种极佳的导熱填充材料被广泛应用于电子电器产品中■。

 

不過普通矽膠産品是熱的不良导体,因此需要添加适合的导熱填料以提高其导熱性能,而在无机非金属导熱绝缘粉体填料中,氧化铝不但具有良好的绝缘性能,而且其导熱率也不低(常温导熱率为30W/m·K),在种种优势加持下成为了最为常用的导熱填料之一■。

 

说是导熱率不错,实际上离良好还是很有些距离的(睙徵说氮化铝的导熱率为150W/m·K,是它的至少五倍),氧化铝最出色的地方应该是在于它的性价比■。为了不失去这种优势,并同时提高氧化铝的应用优势,就得想方设法在原料不变的前提下提高硅胶的导熱性能■。主要可选择的方向有两个,一是填料能在基体中形成导熱链或导熱网;二是提高氧化铝填料自身导熱率■。

 

一、导熱网络的形成

 

根据熱力学,导熱即熱能以振动能的形式传递,即由物质内部微观粒子相互碰撞和传递■。由于硅胶是由不对称的极性链节所构成的高分子材料,整个分子链不能完全自由运动,只能发生原子、基团或链节的振动,因此导熱率很低,是熱的不良导体,只有通过填充高导熱性的填料增加材料的熱导率■。

 

当加入的填料量较少时,填料在硅胶基体中的分布近似以孤岛形式出现,此时导熱率提高不大■。为了提高导熱绝缘硅胶的导熱率,必须提高硅胶中填充氧化铝的填充量,使氧化铝颗粒在材料内部形成导熱通道■。但是一味提高氧化铝填充量,就会对硅胶体系的工艺性能及产品的性能造成影响--一般来说,当氧化铝填充到导熱材料中,随着填充量的增加,导熱材料的拉伸强度和硬度逐渐提高,而材料的柔韧性逐渐变差,其断裂伸长率不断降低,这是因为氧化铝填充到高分子复合材料中,氧化铝粉体对基体起到增强作用■。

 

因此在制备高导熱绝缘硅胶材料时,不能单纯依靠提高填充量来增加导熱性能,因为导熱绝缘硅胶不但要求材料的导熱性,而且对粘度、可压缩性、柔韧性均有所要求■。若想进一步提高导熱硅胶材料的导熱率,就得通过提高氧化铝填料自身的性能来实现■。此外,采用不同粒径、不同形状的导熱填料和不同种类的导熱填料复配填充,也可以发挥各种填料的特点,提高材料的熱导率,并降低成本■。

 

對于导熱硅胶來說,粘度、可壓縮性、柔韌性同樣很重要

 

二、提高氧化铝自身导熱率

 

若要提高氧化铝自身的导熱率,必须提高晶体的结晶程度和致密度,因此氧化铝填料必须具有高的α相含量,這是因爲α相氧化鋁爲六方結構,是氧化鋁變體中最爲致密的結構■。此外,α相纳米氧化铝还具有高硬度、高强度、耐熱、耐腐蚀等特性,其制备有多种工艺路线,主要采用的有以下几种:

 

1.化学熱解法

 

化学熱解法要包括铵明矾熱解法、碳酸铝铵熱解法和喷雾熱解法3种■。

 

①铵明矾熱解法是用硫酸铝铵溶液与硫酸铵反应,制得铵明矾,再加熱分解成纳米氧化铝,此法工艺简单,但生产周期长,难实现规模化;

 

②铵明矾熱解法改进后形成了碳酸铝铵熱解法,目前已见报道的是将铵明矾与碳酸氢铵反应制得铵片钠铝石前驱沉淀,然后经1200℃灼烧,可制得粒径为15nm的氧化铝粉体;

 

③喷雾熱解法是将金属盐溶液以雾状喷入高温气氛中,使其中的水分蒸发,金属盐发生熱分解,析出固相,直接制备出纳米氧化铝陶瓷粉■。

 

2.非晶態晶化法

 

此法主要是使非晶態的化合物經退火處理後晶化■。這種方法可生産出成分准確的納米材料,且不需經過成型處理,由非晶態可直接制備出納米氧化鋁■。這種方法生産的納米結構材料的塑性對晶粒的粒徑十分敏感■。只有粒徑較小時,塑性較好,否則材料變得很脆■。此方法法設備工藝簡單,産率高,成本低,環境汙染小觥,但産品粒度分布不均,易團聚■。

 

3.溶膠-凝膠法

 

该法在氧化物纳米粉制备中应用较多■。其化学过程是将原料经水解反应生成活性单体,再聚合成溶胶,进而生成具有一定结构的凝胶,最后经干燥和熱处理得纳米粒子■。整个反应是:分子态-聚合体-溶胶-凝胶-晶态(或非晶态)的过程■。

 

溶膠凝膠法反應溫度低,産品晶型、粒度可控,且粒子均勻度高,純度高,反應過程易于控制,副反應少,但産品團聚問題顯著,且以有機物爲原料時毒性大,價格高■。

 

4.液相沈澱法

 

液相沉淀法是在溶液的状态下,通过化学反应使原料中的有效成分生成沉淀,再经过滤、洗涤、干燥、熱分解制备纳米粒子■。它包括直接沉淀法、共沉淀法和均匀沉淀法■。

 

①直接沈澱法是通過沈澱反應從溶液中制備納米粒子;

 

②共沉淀法是把沉淀剂加入到混合后的金属盐溶液中,使各组份混合沉淀,再经加熱分解得到超微粒子;

 

③均勻沈澱法是以易緩慢水解的物質爲沈澱劑,利用水解速率控制粒子生長速度從而得到納米粒子的方法■。它可減少團聚,産品粒度均勻,粒徑分布窄,純度高■。

 

沈澱法操作簡單,工藝流程短,成本低,但反應易受溶液組分、濃度、溫度、時間等的控制,不易形成分散粒子■。但近年來,通過引入冷凍幹燥、共沸幹燥、超臨界幹燥等工藝,有效解決了硬團聚問題,能制得質量較高的納米粒子■。

 

5.反膠團微乳法

 

該法是使互不相溶的兩種溶液中的一種以微小液滴的形式(水相)分散于另一相中(油相)形成微乳液(w/o型),用水相作爲氧化物或氫氧化物生成的微反應器,發生沈澱反應,再經洗滌、幹燥、煅燒得到納米氧化鋁粉體■。

 

反膠團微乳法操作簡單,可以通過改變原料組分的方式控制粒徑,而且粒徑分布窄,制出的均勻多相無機化合物粉末對功能陶瓷材料的生産有重要意義■。但産品粒子過細,提高了後續分離過程的難度■。

 

6.溶劑蒸發法

 

該法先將金屬鹽溶液制成微小液滴,將溶劑快速蒸發,溶質析出得納米粒子■。溶劑蒸發法又包括直接幹燥法、噴霧幹燥法及冷凍幹燥法、超臨界幹燥法等■。

 

①幹燥法效率酸低,質量差,應用受到了限制;

 

②噴霧幹燥法以硝酸鋁、碳酸鋁铵爲原料,操作簡單,但硝酸鋁分解放出氮氧化物,可能會汙染環境;

 

③冷凍幹燥法産品均勻性好,但成本高;

 

④超臨界流體幹燥技術以硝酸鋁爲原料,在無機鹽-有機溶劑體系制得的氧化鋁粒徑小觥,孔徑大,密度低,表面能高,産品應用潛力巨大■。

 

另外,氧化铝形貌也对导熱率有不同程度的影响■。根据不同的烧成控制,氧化铝的晶体形貌可以呈现出蠕虫状、片状、球形(类球形)等形貌,目前在高导熱绝缘材料中填充的氧化铝形貌主要以球形(类球形)为主■。也有一些研究机构使用片状氧化铝制作高导熱絕緣矽橡膠複合材料■。

 

類球形氧化鋁和片狀氧化鋁

 

总之,作为导熱绝缘硅胶用的填料氧化铝,其晶体形貌、粒径分布等都会对导熱绝缘硅胶材料的导熱率及产品性能有很大的影响■。因此要想提高复合材料导熱性能,控制氧化铝的性能指标是相当关键的工作■。

此文關鍵詞:硅胶,导熱硅胶,硅橡胶,矽膠制品,矽膠産品

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