科學技術的飛速發(fā)展，使得先進電子設備逐漸朝著微型化方向發(fā)展。與此同時，設備產(chǎn)生的熱量也在成倍遞增，對系統(tǒng)的散熱提出了很高的要求。球形的導熱粉體材料因具有較高的比表面積、高流動性、填充量大、可大規(guī)模生產(chǎn)等特點，在提升導熱產(chǎn)品性能、賦予導熱產(chǎn)品獨特功能以及提高導熱產(chǎn)品附加值方面具有顯著效果，因而在一眾形貌各異的導熱粉體材料中脫穎而出。接下來，小編將為大家詳細介紹目前市面上主流的球形導熱粉體材料制備技術。

1、機械整形法

機械整形法是一種通過高速沖擊式磨機、介質(zhì)攪拌磨等粉碎設備產(chǎn)生的碰撞、摩擦、剪切等作用力對顆粒進行加工，使其棱角在沖擊力的作用下變得光滑圓整的方法。在加工的過程中往往需要精確調(diào)整磨機的轉(zhuǎn)速、研磨介質(zhì)的填充、研磨介質(zhì)與物料的配比、研磨介質(zhì)的尺寸等參數(shù)，使設備產(chǎn)生的研磨破碎作用力控制在合理的范圍內(nèi)，否則會把粉體顆粒破碎，導致顆粒整形的失敗。這種方法具有工藝簡單、環(huán)保、可實現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)等優(yōu)勢，但其對于物料的適用性較弱，無法保障加工后的粉體球形率、振實密度、加工產(chǎn)率等指標，因而僅適用質(zhì)量要求較低的球形粉體制備。

球磨示意圖（圖源：文獻5）

2、噴霧干燥法

噴霧干燥法是一種將液態(tài)物質(zhì)通過霧化器細化為微小液滴，再利用熱空氣流使液滴中的大部分水分迅速蒸發(fā)，從而得到粉末或細顆粒成品的方法。這個過程中可以通過改變進出口溫度、壁材、進料速度、干燥溫度等參數(shù)，得到粉末粒度、形狀、密度、分散性、流動性等參數(shù)可控的產(chǎn)品。噴霧干燥法具有工藝簡單、生產(chǎn)效率高、產(chǎn)物性能易控制等優(yōu)點，但存在設備占地面積大、廢氣、廢液等回收裝置成本高、熱效率不高等問題。目前常用于軍工炸藥、電池、食品、制藥等領域，

（圖源：文獻1）

3、化學氣相沉積法

化學氣相沉積法是以氣態(tài)的物質(zhì)為原料，通過化學反應生成所需要的化合物，再經(jīng)快速冷凝，制得各類物質(zhì)的超細球形粉體的方法。這個過程主要包括化學反應、形核、晶粒生長、粒子凝并與聚結四部分，其中前三個部分是在短時間內(nèi)完成的，后期的凝并與聚結對于粉體顆粒的尺寸、結構、形貌等起決定性作用。通過化學氣相沉積法制備的球形粉體純度高、粒徑分布窄，具有較好的分散性、均勻性，能夠在高溫、低溫或常溫的環(huán)境下持續(xù)穩(wěn)定的進行生產(chǎn)，但這種方法存在對實驗條件和設備要求較高，成本昂貴的問題。

化學氣相沉積法中粉末顆粒生長過程及反應器溫度梯度示意圖（圖源：文獻2）

4、水熱法

水熱法是指在密封的壓力容器（反應釜）中，以水或有機溶劑作為反應介質(zhì)，在高溫高壓的條件下進行化學反應，從而制得球形粉體的方法。在這個過程中，主要通過調(diào)節(jié)水熱溫度、水熱時間、pH、溶液濃度等參數(shù)來有效控制顆粒的形貌、尺寸、結晶度。相較于其他工藝，水熱法所需設備單一，工藝流程簡單，可制備的粉體種類多，制成的粉體純度高、分散性好、晶形好、產(chǎn)量高，但存在反應周期長，反應過程無法直接觀察，制備成本較高，設備價格昂貴的問題。

水熱法實驗流程圖（圖源：文獻7）

5、沉淀法

沉淀法是指將制備粉體的可溶性無機鹽按照所需比例配置成溶液，使各元素呈游離狀態(tài)，再選擇合適的沉淀劑加入到金屬鹽溶液中，使金屬離子均勻沉淀或結晶出來，最后將沉淀或結晶經(jīng)脫水、加熱分解等步驟，制成所需的超細球形粉體。這個過程中，主要通過調(diào)節(jié)沉淀的反應條件，如靜置陳化、緩慢攪拌、改變?nèi)芤涵h(huán)境等因素來控制晶體的生長速度，從而達到控制粉體粒徑、形狀的目的。沉淀法所需的設備簡單、過程易操作、工業(yè)化前景好，可適用于多種材料的制備，但存在制成的球形粉體粒徑較大、球化率低、粒徑分布不規(guī)律的問題。

6、溶膠-凝膠法

溶膠-凝膠法通常可分為溶膠制備、凝膠形成和球形粉體形成3個階段，首先將原料在液相的狀態(tài)下混合均勻，在一定的條件下通過水解、縮合反應形成穩(wěn)定的透明溶膠，再經(jīng)過膠凝作用轉(zhuǎn)化成具有三維網(wǎng)絡空間的凝膠，最后經(jīng)干燥、熱處理等步驟得到所需要的球形粉體。在這個過程中，需要對溶劑的加水量、反應溫度、pH值、攪拌速度、煅燒速度等因素進行精確控制，從而得到理想的粉體形貌及粒徑。通過溶膠-凝膠法制備出的球形粉體純度高、粒度小、單分散好、均一性好，是目前實驗室制備超細球形粉體最常用的方法，但顆粒在干燥時的收縮性較大，極易形成團聚體。

7、微乳液法

微乳液法是指在表面活性劑的作用下，使兩種互不相溶的溶劑形成均勻分布的乳液，從乳液中析出固相的方法。這一方法可以使成核、生長、聚結等過程都在一個微小的球形液滴內(nèi)進行，最后經(jīng)過凝聚、冷卻制得球形粉體。通過微乳液法制得的球形粉體粒徑分布均勻、不易團聚、粉體球化率高、所需設備簡單易操作，可通過控制試劑用量、體系pH、反應溫度等因素得到不同粒徑的球形粉體，但該方法存在制備成本較高，制備過程復雜、不利于環(huán)保，制得的粉體的分子間隙大等問題。

微乳液法流程示意圖（圖源：文獻8）

8、高溫熔融法

高溫熔融法是一種新興的球形粉體材料制備技術，主要是將粉體原料放入電弧爐、感應爐、高爐等加熱裝置中進行加熱，使其變成熔融態(tài)，后經(jīng)特定冷卻方式使其迅速凝固成球形顆粒的方法。利用高溫熔融法制成的粉體振實密度、球化率、純度和流動性均可以得到顯著提升，可應用于電子材料、先進陶瓷、能源材料和航空航天材料等領域。這種方法具有適用范圍廣、對環(huán)境友好、可連續(xù)化生產(chǎn)等優(yōu)點，其能量主要來源于等離子體和高溫火焰，根據(jù)熔融方式和分散收集方法的不同，可歸納為等離子法、霧化法和氣體燃燒火焰成球法這3類方法。

（1）等離子法

等離子法是制備球形粉體比較理想的方法，其過程大致可分為等離子體生成階段、化學反應階段和驟冷反應階段。它主要是讓惰性氣體在外加電流產(chǎn)生的磁場的作用下電離，產(chǎn)生穩(wěn)定的等離子體流，粉體原料經(jīng)粉體系統(tǒng)進入反應器內(nèi)，以等離子體流的高溫為熱源，在反應器內(nèi)對原始粉體進行熔化和氣化，然后再經(jīng)過快速的冷凝過程實現(xiàn)對不規(guī)則粉體原料的球化。等離子法制備出的球形粉體具有球化率高、純度高、形貌規(guī)則、粒徑分布均勻、流動性好的特點，但該方法存在設備價格昂貴、生產(chǎn)成本高、產(chǎn)出率低的問題。

等離子法裝置圖（圖源：文獻6）

（2）霧化法

霧化法是利用高速、高壓的介質(zhì)沖擊熔融態(tài)液體，使其粉碎為細小的液滴，冷卻后凝固成球形粉體的方法。利用霧化法制備的粉體純度高、粒度小、球形度高、流動性好、粒度可控，能夠進行大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)。這種方法可用于制備低熔點的金屬、合金球形粉體，但對于具有高熔點的金屬、合金和陶瓷則無能為力。霧化法的能量來源可以是高速氣體射流、離心力和超聲波等，根據(jù)能量來源不同，還可以將霧化法細分為氣霧化法、離心霧化法和超聲霧化法等。

氣體霧化制粉設備示意圖（圖源：文獻5）

（3）氣體燃燒火焰成球法

氣體燃燒火焰成球法需要先對物料進行粉碎、分級、提純等處理，然后將預處理后合格的粉體通過送粉器送入射頻等離子、燃氣-氧氣火焰高溫場中，通過高溫火焰噴槍噴出1600-2000℃的高溫火焰，使物料大量吸熱而迅速融化，并以極高的速度飛進反應室，最終冷卻凝固成球形，從而得到高純度的球形粉體。這種方法相對簡單，更易于實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)，發(fā)展前景較好。

氣體燃燒火焰成球法示意圖（圖源：文獻9）

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9、高速氣流沖擊球化法

高速氣流沖擊球化法具有分級精度高、分級精度可調(diào)、產(chǎn)能較大等優(yōu)勢。其主要是通過控制磨盤轉(zhuǎn)速、分級輪轉(zhuǎn)速、球化時間、風量、錘頭高度和齒圈形狀等參數(shù)實現(xiàn)對顆粒球形率、振實密度、球化產(chǎn)率、粒徑分布等產(chǎn)品指標的提升。該方法的原理如下：高速氣流沖擊粉碎機利用圍繞水平或垂直軸高速旋轉(zhuǎn)的回轉(zhuǎn)體，使物料受到來自高速氣流、錘頭的碰撞、摩擦和剪切等一系列作用而獲得超細粉，之后通過分級收集得到合格物料。高速氣流沖擊球化法處理形式可以分為以下3種：

（1）固定化處理。母粒子的表面被嵌入一層子粒子。

（2）成膜化處理。母粒子表面的子粒子被軟化并融在母粒子表面，形成一層膜。

（3）球形化處理。大致分為4個步驟，即彎曲—成球—吸附—緊實。

石墨的球化過程

由于球化過程中的受力情況較為復雜，因此現(xiàn)階段仍未有完整、明確的球化機理。

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