氧化鋁是當(dāng)今市場上用量最大的導(dǎo)熱填料之一，它價格較低，來源較廣，物理化學(xué)穩(wěn)定性好，偶聯(lián)改性后填充份數(shù)高，是高導(dǎo)熱絕緣聚合物的經(jīng)濟適用型填料，可廣泛應(yīng)用于硅膠，灌封膠，環(huán)氧樹脂，塑料、橡膠導(dǎo)熱、導(dǎo)熱塑料、硅脂等有機基體中，堪稱是導(dǎo)熱填料的主力大軍。

氧化鋁粉體與導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)熱界面材料、導(dǎo)熱工程塑料以及鋁基覆銅板等領(lǐng)域填充劑的應(yīng)用需求。但到了實際應(yīng)用時，受填料晶體形狀以及填充度的影響，復(fù)合材料的導(dǎo)熱率跟填料本身相比必然會大打折扣。因此為了盡可能發(fā)揮出填料本身的優(yōu)勢，應(yīng)從從以下幾方面下手，使復(fù)合材料的熱導(dǎo)率更加接近填料本身的導(dǎo)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(yè)氧化鋁添加特殊礦化劑，經(jīng)高溫煅燒而成的白色粉末結(jié)晶體。它與同規(guī)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(dǎo)熱通道，在導(dǎo)熱性能上有明顯優(yōu)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(nèi)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(jù)孫志昂教授介紹，目前國內(nèi)已經(jīng)有做得不錯的廠商了——比如說河南長興實業(yè)有限公司的大單晶氧化鋁已經(jīng)突破20μm大關(guān)，可以做到30~40μm，顆粒形態(tài)可做到類球形、柱狀，形貌規(guī)整、轉(zhuǎn)化率高、晶體大，因此流動性好，填充份數(shù)也高，目前除滿足國內(nèi)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(dǎo)熱填料應(yīng)用上也是如此。目前在實際生產(chǎn)中，為了使復(fù)合材料獲得更高的熱導(dǎo)率，廠商會經(jīng)常混搭兩種或兩種以上的導(dǎo)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(nèi)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(jù)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(dǎo)熱性能。

研究結(jié)果證實，多種粒徑導(dǎo)熱填充料混合填充時，對提高導(dǎo)熱性和降低黏度有明顯影響，當(dāng)粒徑分布適當(dāng)時，完全可以同時得到最高導(dǎo)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(xiàn)出更優(yōu)異的導(dǎo)熱特性。

2.不同形狀的組合

通過制備工藝的調(diào)整，氧化鋁導(dǎo)熱填料可以呈現(xiàn)出多種形態(tài)，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(xiàn)。

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(yīng)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(yīng)，填料間相互接觸幾率增大，更易形成導(dǎo)熱通路，比單一微觀形態(tài)的粒子更能提高體系的導(dǎo)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(wù)。比如說河南長興就可根據(jù)客戶的應(yīng)用需求，定制化提供不同形狀的氧化鋁填料組合產(chǎn)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(dǎo)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(dǎo)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(fù)合材料的綜合性能。目前復(fù)配在導(dǎo)熱填料領(lǐng)域已是一種很常見的處理，經(jīng)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(dǎo)熱效果，填料本身的性能指標(biāo)一定要過硬，如果您也對相關(guān)產(chǎn)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(dǎo)熱粉體材料創(chuàng)新發(fā)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(guān)于粉體球形化工藝和設(shè)備的圓桌會議，集中業(yè)內(nèi)優(yōu)秀設(shè)備供應(yīng)商和下游材料用戶等企業(yè)代表一起對無機非金屬粉體球形化工藝與設(shè)備的現(xiàn)狀與發(fā)展方向進行探討。

粉體圈

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