氧化鋁是當今市場上用量最大的導熱填料之一，它價格較低，來源較廣，物理化學穩定性好，偶聯改性后填充份數高，是高導熱絕緣聚合物的經濟適用型填料，可廣泛應用于硅膠，灌封膠，環氧樹脂，塑料、橡膠導熱、導熱塑料、硅脂等有機基體中，堪稱是導熱填料的主力大軍。

氧化鋁粉體與導熱硅膠

要說不足的話，氧化鋁填料最大的問題就是本身的熱導率不算很高，大約30~35W/(m·K)，比石英高一點，基本能滿足部分導熱界面材料、導熱工程塑料以及鋁基覆銅板等領域填充劑的應用需求。但到了實際應用時，受填料晶體形狀以及填充度的影響，復合材料的導熱率跟填料本身相比必然會大打折扣。因此為了盡可能發揮出填料本身的優勢，應從從以下幾方面下手，使復合材料的熱導率更加接近填料本身的導熱性能。

使用大單晶氧化鋁填料

大單晶氧化鋁是由氫氧化鋁或者工業氧化鋁添加特殊礦化劑，經高溫煅燒而成的白色粉末結晶體。它與同規格多晶粉體相比，由于熱能可直接通過單晶，所以更容易形成導熱通道，在導熱性能上有明顯優勢。

類球狀大晶體α-氧化鋁

不過單晶化生長難以控制，各向晶粒異常長大很常見，因此晶體越大越難做，在過去國內大單晶氧化鋁粉體基本都要依賴進口而且價格昂貴。不過據孫志昂教授介紹，目前國內已經有做得不錯的廠商了——比如說河南長興實業有限公司的大單晶氧化鋁已經突破20μm大關，可以做到30~40μm，顆粒形態可做到類球形、柱狀，形貌規整、轉化率高、晶體大，因此流動性好，填充份數也高，目前除滿足國內需求外還能出口至其他國家。

不同粒度、形狀、種類的填料混搭

俗話說，合作才能共贏，在導熱填料應用上也是如此。目前在實際生產中，為了使復合材料獲得更高的熱導率，廠商會經常混搭兩種或兩種以上的導熱填料使用，主要可分為不同粒徑的混合、不同形狀的混合以及不同材料的混合。

1.不同粒徑的組合

雖然大單晶氧化鋁的性能很不錯，但只填充大顆粒的話它們在基體內會有許多間隙。此時就需要靠一些更加細小的填料進入這些大顆粒無法占據的空間，讓大顆粒和小顆粒形成更緊密的堆積，增加填料之間的接觸，從而提高材料的導熱性能。

研究結果證實，多種粒徑導熱填充料混合填充時，對提高導熱性和降低黏度有明顯影響，當粒徑分布適當時，完全可以同時得到最高導熱率和最低黏度。以球形/類球形氧化鋁為例，微米級與納米級的混搭往往能展現出更優異的導熱特性。

2.不同形狀的組合

通過制備工藝的調整，氧化鋁導熱填料可以呈現出多種形態，包括球形、類球形、片狀、條狀、柱狀等。目前它們之中最火的就是球形氧化鋁，流動性好，在聚合物中填充性好，其搭接主要靠提高填料比例，使其互相接觸實現。

但就如上面提過的一樣，只填充單一的球形氧化鋁的話，有效搭接面積并不大。因此在實際應用中往往會把球粒狀填料和具片狀/晶須填料配合使用，由于混雜效應，填料間相互接觸幾率增大，更易形成導熱通路，比單一微觀形態的粒子更能提高體系的導熱性能。

片狀大晶體α-氧化鋁

對于可制備多種形狀氧化鋁填料的廠商來說，還能針對這點為客戶提供定制化的服務。比如說河南長興就可根據客戶的應用需求，定制化提供不同形狀的氧化鋁填料組合產品，讓客戶采購一步到位更省心。

柱狀大晶體α-氧化鋁

3.不同材料的組合

如果氧化鋁填料的導熱性能無法滿足需求，但是又舍不得物美價廉的它，那搭配上導熱性能更高的其他材料就是一個很好的選擇。如此一來，就能在成本可控的前提下提高復合材料的綜合性能。目前復配在導熱填料領域已是一種很常見的處理，經常和氧化鋁合作的有氮化硼、氮化鋁等。

不過無論如何搭，要獲得好的導熱效果，填料本身的性能指標一定要過硬，如果您也對相關產品及工藝感興趣，歡迎來到2月18-19日在東莞舉辦的“2022年全國導熱粉體材料創新發展論壇”和我們一起探討噢。除了19日的正餐（研討會）外，18日晚上還會有一場關于粉體球形化工藝和設備的圓桌會議，集中業內優秀設備供應商和下游材料用戶等企業代表一起對無機非金屬粉體球形化工藝與設備的現狀與發展方向進行探討。

粉體圈

本文為粉體圈原創作品，未經許可，不得轉載，也不得歪曲、篡改或復制本文內容，否則本公司將依法追究法律責任。