?東超凝膠導熱粉體材料，助力電子行業應對高導熱、高擠出、低比重挑戰
文章出處：常見問題
責任編輯：東莞東超新材料科技有限公司
發表時間：2024-05-23
隨著科技的飛速進步，電子行業正以驚人的速度發展，新產品和技術的要求也越來越高。在這個行業中，導熱材料尤其面臨著多重挑戰，包括提高導熱性能、確保良好的擠出性以及降低產品比重等。
高導熱性能是電子設備散熱的關鍵，尤其是在高性能計算、智能手機和電動汽車等領域。隨著設備變得更小、更強大，它們產生的熱量也更多，因此需要更有效的熱管理解決方案。這就要求導熱材料不僅要具備高導熱系數，還要能夠在緊湊的空間中高效傳導熱量。
同時，高擠出性是生產過程中的重要考量。導熱材料需要能夠在制造過程中順利擠出，以便于形成精確的形狀和尺寸，滿足不同電子組件的裝配需求。擠出性的好壞直接影響到生產效率和產品的一致性。
此外，低比重也是一個重要的指標。在航空、航天和便攜式電子設備等應用中，重量是一個關鍵因素。減輕產品的重量不僅可以提高能源效率，還能增加攜帶便利性，提升用戶體驗。
為了應對這些挑戰，材料科學家和工程師們正在不斷研發新的導熱材料和技術。這包括開發新型導熱填料、改進配方和制造工藝，以及采用先進的表面處理技術，以提高導熱材料的綜合性能。如：如果我們要讓導熱凝膠達到10.0（W/m·K）的導熱系數，就需要往里面加入很多高導熱粉體。但這樣做會讓凝膠變得很粘，擠出速度變慢，成本也會增加。單組份硅凝膠實現高導熱的同時，能兼具良好的擠出性和可靠性嗎？如何提高6~7W/（m·K）導熱凝膠抗垂流、抗開裂性能？導熱凝膠導熱系數從2.5提升至4.0，比重還能控制在2.4？如何提高6~7W/（m·K）導熱凝膠的粘附力等等產品相關問題
東超新材有了解決辦法。利用多年處理粉體的經驗，開發了一種特別的導熱粉體。這種粉體是由高導熱和低密度的無機非金屬粉體混合而成，并且用了一種最新的技術進行了改性處理。這樣處理過的粉體在硅油中能夠很好地分散，形成緊密的填充，而且不會讓凝膠變得太粘。這樣，凝膠就能在保持高導熱的同時，還能以較快的速度擠出，而且成本也比較合理。
接下來，我們來看看如何提高6~7W/（m·K）導熱凝膠的粘附力。通常，為了達到這個導熱系數，我們需要加入很多導熱粉體，但這會讓凝膠變得粘稠，不容易排出氣泡，導致粘附力變弱，容易從器件上滑落。有什么好辦法呢？
東超新材又想出了一個妙招。用不同大小的高導熱粉體作為原料，并通過一種特殊的處理技術，讓這些粉體能夠很好地與硅油結合，容易分散均勻，形成緊密的堆積。這樣制成的導熱粉體材料，不僅讓導熱凝膠達到了高導熱率，還保持了良好的擠出性、粘性和附著力。這樣一來，凝膠就能牢牢粘在器件上，不會輕易滑落了。
10.0W/（m·K）單組份硅凝膠用導熱粉解決方案
要實現10.0W/(m·K)的高導熱性能，同時確保單組份硅凝膠具有良好的擠出性和可靠性，傳統的填充方法面臨著諸多挑戰。常用的氧化鋁填料，即使在大量填充的情況下，也難以達到所需的導熱系數，并且會帶來粘度增加和擠出性能下降的問題。氮化物填料則可能導致材料過度增稠，影響擠出，或者在水解作用下長期穩定性不足，無法滿足行業標準的雙85測試。此外，其他一些高導熱材料，如碳材料和金屬材料，雖然導熱性能優越，但絕緣性能不佳，不符合電子行業對電絕緣性的要求。
為了克服這些難題，關鍵在于采用先進的導熱填料技術。例如，東超新材提供的導熱粉體材料，它們以特種高導熱填料為基礎，并結合了自主設計合成的多功能有機化合物進行表面修飾。這種修飾作用不僅增強了填料與硅凝膠基體之間的相容性，而且顯著降低了復合材料的內部摩擦，從而確保在高填充率下，材料依然能夠保持良好的加工性能和可靠性。
通過這種創新的方法，可以構建出高效的導熱網絡，使得單組份硅凝膠能夠在不犧牲擠出性的前提下，達到10.0W/(m·K)的高導熱系數。這種材料的開發，不僅提高了硅凝膠的熱管理性能，而且拓寬了其在電子行業中應用的范圍，特別是在需要高可靠性和電絕緣性的場合。通過不斷的材料優化和工藝改進，可以預見未來硅凝膠將在更多高性能熱管理解決方案中發揮重要作用。
如何提高6~7W/（m·K）導熱凝膠抗垂流、抗開裂性能？
在提高6~7W/(m·K)導熱凝膠的抗垂流和抗開裂性能方面，傳統的解決方案面臨著挑戰。當這些導熱凝膠被用于填充豎直發熱器件與散熱器件之間較大的間隙時，例如在RRU基站等應用場景中，它們在冷熱交替的環境下容易發生滑移，甚至出現開裂，這會導致熱傳遞效率下降，進而影響設備的穩定運行。為了解決這一問題，東超新材采用了創新的技術手段。
東超新材開發了一種新型的耐高溫處理劑，用于對高導熱粉體組合物進行均勻的表面改性。這種處理劑有效地降低了粉體顆粒表面的極性，從而增強了粉體與硅油基體之間的結合力。此外，經過改性的顆粒之間形成了更加致密的堆積結構，這不僅提高了導熱凝膠的整體粘度，還增強了其黏性和附著力。
通過這種表面改性技術，導熱凝膠在經受冷熱沖擊的條件下，展現出了顯著改善的抗垂流和抗開裂性能。這種改性的導熱凝膠不僅能夠更好地保持在指定的位置，而且即使在溫度變化引起的熱膨脹和收縮過程中，也能保持結構的完整性，從而確保了長期穩定的熱傳遞效率。
導熱凝膠導熱系數從2.5提升至4.0，比重還能控制在2.4？
要將導熱凝膠的導熱系數從2.5提升到4.0，同時保持比重在2.4不變，看起來是個棘手的問題。通常，提高導熱率需要增加導熱粉體的含量或者使用更高導熱率的粉體，但這往往會導致比重增加和其他加工難題。那么，東超新材是如何做到的呢？
東超新材的秘訣在于他們采用了一種特殊的低密度高導熱粉體，并將其與原有的2.5W/m·K低比重凝膠用導熱粉混合。他們不斷地調整這兩種粉體的比例，最終創造出了既有高導熱率又不增加比重的凝膠導熱粉。
這個新產品之所以能夠實現這一點，是因為它的顆粒表面經過了一種特殊的有機高分子化合物處理。這種處理不僅避免了不同導熱粉體性能差異大的問題，還確保了粉體在硅油中能夠良好分散，并且顆粒之間能夠形成緊密的堆積。這樣，凝膠在不增加比重的情況下，導熱系數就能達到4.0W/m·K，并且在長時間高溫條件下也表現出了良好的耐溫性（只有輕微的開裂，沒有滑移或粉化現象）。
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