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常用導熱填料的導熱系數及優缺點分析

發布時間:2015-10-05責任編輯:一諾材料點擊次數:6579

導熱填料顧名思義就是添加在基體材料中,用來增加材料導熱系數的填料,常用的導熱填料有氧化鋁、氧化鎂、氧化鋅、氮化鋁、氮化硼、碳化硅等;其中,尤以微米級氧化鋁、硅微粉為主體,納米氧化鋁,球形氧化鋁,氮化鋁,氮化硼做為高導熱領域的填充粉體;而氧化鋅大多做為導熱膏(導熱硅脂)的傳統填料使用。而用在航空、航天、LED、精密電子儀器等特殊領域的高導熱填料有纖維狀高導熱碳粉、鱗片狀高導熱碳粉、高導熱布等。

 

常用導熱填料導熱系數表

材料名稱

分子式

導熱系數K(w/m.k)

備注

纖維狀碳粉

C

400-700

沿纖維方向

鱗片狀碳粉

C

1500-3000

平面層內導熱

氧化鈹

BeO

219

劇毒

氮化鋁

AlN

160-220

理論值320

氮化硼

BN

30-50

碳化硅

SiC

83.6

氧化鎂

MgO

36

氧化鋁

Al2O3

30

氧化鋅

ZnO

26

二氧化硅

SiO2

10

結晶型

 


不同導熱填料優缺點分析

1、氮化鋁AlN,優點:導熱系數非常高。缺點:價格較貴;氮化鋁吸潮后會發生輕微水解,AlN+3H20=Al(OH)3+NH3 ,水解產生的Al(OH)3會使導熱通路產生中斷,進而影響聲子的傳遞,做成制品后會影響熱導率??墒褂霉柰榕悸搫ΦX粉末進行表面處理,增強氮化鋁粉末的抗水解性能。

2、氮化硼BN,優點:導熱系數非常高,性質穩定。缺點:價格較高,根據產品品質不同差別較大。雖然單純使用氮化硼可以達到較高的熱導率,但大量填充后體系粘度極具上升,嚴重限制了產品的應用領域,目前在塑料行業中使用較多。

3、碳化硅SiC, 優點:導熱系數較高。缺點:合成過程中產生的碳及石墨難以去除,導致產品純度較低,電導率高,不適合電子用膠。密度大,在有機硅類膠中易沉淀分層,影響產品應用。環氧膠中較為適用。

4、氧化鎂MgO, 優點:價格便宜。缺點:在空氣中易吸潮,增粘性較強,不能大量填充;耐酸性差,一般情況下很容易被酸腐蝕,限制了其在酸性環境下的應用。

5、α-氧化鋁(針狀), 優點:價格便宜。缺點:添加量低,在液體硅膠中,普通針狀氧化鋁的最大添加量一般為300份左右,所得產品導熱率有限。

6、α-氧化鋁(球形), 優點:填充量大,在液體硅膠中,球形氧化鋁最大可添加到600~800份,所得制品導熱率高。 缺點:價格較貴,但低于氮化硼和氮化鋁。

7、氧化鋅ZnO, 優點:粒徑及均勻性很好,適合生產導熱硅脂。缺點:導熱性偏低,不適合生產高導熱產品;質輕,增粘性較強,不適合灌封。

8、二氧化硅(結晶型), 優點:密度大,適合灌封;價格低,適合大量填充,降低成本。缺點:導熱性偏低,不適合生產高導熱產品。密度較高,可能產生分層。

9、纖維狀高導熱碳粉, 優點:導熱系數極高,沿纖維方向的導熱率是銅的2-3倍,最高可達到700w/mk,同時具有良好的機械性能和優異的導熱及輻射散熱能力,并且可設計導熱取向;缺點:價格昂貴,并且不易與塑料混合。

10、鱗片狀高導熱碳粉, 優點:導熱系數高,粒徑在納米級,填充率高;缺點:堆積密度大,不易加工,價格昂貴(但低于纖維狀高導熱碳粉)。

綜上,不同填料有各自特點,選擇填料時應充分利用各填料的優點,采用幾種填料進行混合使用,發揮協同作用,既能達到較高的熱導率,又能有效的降低成本,同時保障填料與基體材料的相容性。

 



(責任編輯:一諾材料)

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