界面、封裝材料是集成電路散熱的重要助力,如果導熱粉體在TIM和灌封膠基體中分散性差和團聚,就會阻礙導熱通路的形成,導致材料整體導熱系數下降。分散性檢測為工藝參數(如分散劑添加量、球磨時間)的優化提供量化依據,是保障熱管理材料性能的重要手段,但光學檢測方法依賴透光度,高固含量、不透明填料往往導致分散性檢測受限甚至無法測量,對此,提出一種低場核磁共振技術則能夠打破困局。
基本原理
核磁共振是磁矩不為零的原子核,在外磁場作用下,同一軌道中自旋不同的電子能量不同導致了原子光譜的分裂,共振吸收某一定頻率的射頻輻射的物理過程。低場核磁是利用永磁體形成相對較低也較為穩定的磁場環境,樣品中的氫原子核(例如水分子中的氫)發生能級躍遷。磁場移除后,氫核會恢復到原始狀態,恢復的過程稱為“弛豫”。經過一系列的實驗,可以獲得T1(縱向弛豫)、T2(橫向弛豫)兩個重要的弛豫時間參數,弛豫的時間(T1和T2)反映了分子間的相互作用和運動情況,對兩者進行建模,可以用于評估液體體系的性質。
(a) 施加射頻場B1 (b)撤銷射頻場 B1 (c) 弛豫過程 (d)恢復平衡
一般來說,對于良好分散的體系,溶劑分子可以相對自由地移動,導致T2值較小且分布較窄;而對于存在團聚或聚集現象的情況,由于局部環境變得更加復雜,T2值往往會變大并且顯示出更大的分布寬度。
總的來說,低場核磁技術通過測量粉體溶液中水分子或溶劑分子的弛豫時間,能有效地反映出粉體的分散性以及團聚性,從而為粉體的分散性評價提供有力的支持。低場核磁技術的優勢在于測量結果不受樣品顏色、狀態、濃度等因素的影響,具有極高的準確性,除了助于理解顆粒粉體的流動性和分散性,還能為顆粒粉體的表面改性提供指導,推算顆粒的尺寸和分布,甚至揭示顆粒內部的結構和形態等。
定于2025年2月23日-24日,廣東東莞舉辦的2025年全國導熱粉體材料創新發展論壇(第5屆)上,蘇州紐邁分析儀器股份有限公司產品經理劉佳駿將帶來題為“低場核磁共振技術在粉體材料領域的應用”的報告,除了分散性檢測,還將通過具體案例的介紹,進一步推廣低場核磁共振技術在高分子復合材料中的應用。
報告人簡介
劉佳駿,蘇州大學化學碩士,9年儀器應用開發經驗。現擔任蘇州紐邁分析儀器股份有限公司產品經理職務。蘇州紐邁分析儀器股份有限公司專注于“低場核磁共振”技術開發、設備制造與應用推廣,具備強大的研發能力、完整的制造和成熟的運營體系,是國家高新技術企業。經過十多年的發展,蘇州紐邁分析儀器股份有限公司(紐邁分析)獨立自主開發的多款低場核磁共振儀器打破了國外進口設備的壟斷,已成功的應用于能源巖土、食品農業、生命科學、材料與教學等領域,獲得業界的一致認可,取得多項國家獎項和資質認證。
東莞導熱粉體論壇會務組
作者:粉體圈
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