隨著電子設備、小型化家電以及新能源技術的快速發展，導熱材料的應用場景日益廣泛。從消費電子到新能源汽車，從LED照明到5G通信設備，導熱材料已成為關鍵組件，用于提升散熱效率、延長產品壽命并保障設備的穩定性。然而，不同應用對導熱材料的性能要求各異，如何科學、全面地評估這些性能，是確保材料適配性的核心環節。

在實際應用中，導熱材料需要經過一系列嚴格的性能檢測，以確保其能夠滿足特定的使用需求。這些檢測方法會因導熱材料的種類（如導熱硅膠、導熱片、導熱塑料等）以及具體應用領域（如消費電子、汽車、LED照明等）而有所不同。為了了解導熱材料的性能評估流程，以下將會介紹部分常見的檢測項目和方法。

一、熱導率檢測

熱導率是判斷導熱材料性能優劣的較重要參數，通常情況下，導熱系數越高，導熱性能越好，導熱材料導熱性能的好壞還受到熱阻、硬度、厚度等參數的影響，常見的導熱系數測試方法有激光閃光法、熱流法評定。

熱流法：熱流計法是一種比較法，是用校正過的熱流傳感器測量通過樣品的熱流，得到的是導熱系數的絕對值。測量時，將厚度一定的樣品插入于兩個平板間，設置一定的溫度梯度。使用校正過的熱流傳感器測量通過樣品的熱流，傳感器在平板與樣品之間和樣品接觸。測量樣品的厚度、上下板間的溫度梯度及通過樣品的熱流便可計算試樣的導熱系數。

熱流法原理

激光閃光法：激光閃光法是評估高溫下的陶瓷和金屬的首選方法。 它可以確定從0.1 W/(mK)到超過1000 W/(mK)的熱導率，溫度范圍從-150℃到超過2500℃。它提供快速、無損的評估，并且需要小尺寸的樣品（直徑6到18毫米），范圍從低到高的導電性。

激光閃光法原理

二、機械性能檢測

1、硬度測試

在選擇導熱材料時，硬度需要與實際應用環境相匹配，如高硬度材料適用于需要承受較高壓力的場景，如導熱塑料或導熱陶瓷；低硬度材料適用于對表面貼合度要求較高的場景，如導熱硅膠或墊片。

邵氏硬度計原理

硬度的檢測需要根據導熱材料的形式（如膠狀、片狀或塊狀）和實際應用需求選擇合適的測試方法，常見的如邵氏硬度，可通過測量壓針在材料表面產生的壓痕深度評估硬度，用于判斷材料的柔韌性和適用性。

2、抗拉強度和延展性測試

抗拉強度和延展性是評估導熱材料機械性能的重要指標，特別是用于應力較大的應用場景時，可確保材料在應用中不會輕易斷裂或形變，一般會使用拉伸試驗機進行測試。

拉伸測試

3、壓縮性能測試

界面導熱材料被廣泛應用于電子設備的散熱管理中。在實際應用中，導熱界面材料常常需要承受不同程度的壓縮壓力，因此了解其壓縮強度對評估其性能和可靠性至關重要。測試中一般會通過施加壓力來模擬材料在實際使用過程中的受力情況，以驗證其在壓力下的變形情況。

使用壓縮夾具測試

三、電氣性能檢測

1、體積電阻率

體積電阻率常被用于評估材料的絕緣性能，是指導熱界面材料在通電組件和金屬散熱器件之間電流泄漏的能力，會受潮濕和高溫的影響還使體積電阻率下降。檢測中，可以通過在材料兩極之間施加直流電壓，測量通過材料的電流，從而計算體積電阻率。

2、擊穿電壓

擊穿電壓是材料在電場作用下失去絕緣性能并發生電擊穿時的電壓值，此數值表明了導熱界面材料的電絕緣能力?？墒褂脫舸╇妷簻y試儀測定該數值，在特定的條件下在導熱材料上逐步施加電壓，直至材料發生電擊穿，并記錄擊穿時的電壓值。該數值在潮濕，高溫環境下會受到影響，因為導熱界面材料吸收了空氣中的水分。

測試原理

四、熱穩定性和老化測試

1、熱重分析

熱重分析是一種研究材料在升溫、恒溫或降溫過程中，質量隨溫度或時間變化規律的分析方法。主要用于評估材料的熱穩定性、分解溫度以及成分含量，用于導熱材料時可評估基體和填料在不同溫度下的分解行為，以優化配方。

熱重分析儀結構簡易示意圖

2、高溫老化測試

高溫老化測試是一種通過在高溫環境中長期放置材料或產品，模擬材料在高溫環境中的長期使用情況。它常用于導熱材料（如導熱硅膠、導熱片、導熱塑料等），以檢測性能是否發生顯著變化，為設計使用壽命提供數據支持。另外分析老化過程中出現的物理或化學變化，如填料脫落、基體變硬或氧化分解，也可以了解其失效模式。

3、冷熱循環測試

冷熱循環測試是一種通過交替施加高溫和低溫環境，模擬材料或產品在溫度劇烈變化中的使用條件，從而評估其熱穩定性、機械性能、熱疲勞耐久性及界面穩定性的測試方法。特別用于檢測含有導熱填料或粘合劑的材料在溫度急劇變化下的性能變化，驗證界面是否發生脫粘或熱膨脹系數不匹配導致的破壞。

五、流變學性能測試

流變學性能測試是指通過測量材料在不同外力（剪切力、拉伸力）或外部條件（溫度、時間）下的流動和變形行為，來評估材料的黏度、彈性、塑性等性能的測試方法。此測試廣泛應用于導熱材料如導熱膠、導熱硅脂和導熱粘結劑等的性能評估。

旋轉流變儀原理

可使用的儀器有：1）旋轉流變儀，用于精確測量黏度、剪切模量和流變曲線，適用于液態和膏狀材料；2）毛細管流變儀，用于測量高分子熔體和其他高黏度材料的流動性能；3）錐板式黏度計，用于簡單測量黏度，適合常規檢測。

六、表面特性檢測

1、接觸角測試

接觸角測試是通過測量液滴與固體表面之間的接觸角度，來評估材料表面的潤濕性和界面特性的一種方法，可用于判斷導熱膠或硅脂是否能均勻鋪展在材料表面。儀器方面可使用接觸角測量儀以及動態接觸角測量儀。

接觸角大小示意圖

2、表面平整度與均勻性

表面平整度和均勻性測試是用于評估材料表面微觀和宏觀特性的一種分析方法。它能夠反映材料表面是否光滑、平整以及分布的均勻性。測試該參數也是為了保證材料在使用時能與散熱器或芯片表面良好接觸。

七、環保及安全測試

1、有害物質檢測

為了確保導熱材料符合環保法規（如RoHS、REACH等），避免在使用中釋放對人體或環境有害的物質，導熱材料還需要進行有害物質檢測，如重金屬含量檢測、鹵素檢測、揮發性有機物（VOC）檢測等。

RoHS認證標志

2、燃燒性能測試

該測試是為評估導熱材料在火焰或高溫環境中的燃燒特性，確保其具備防火或阻燃性能，從而提升材料在實際應用中的安全性。測試包括氧指數（LOI）測試、熱釋放速率測試等。

粉體圈整理