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氧化鋁導(dǎo)熱粉：熱界面材料難題的終極解決方案

文章出處：產(chǎn)品百科責(zé)任編輯：東莞東超新材料科技有限公司發(fā)表時(shí)間：2024-09-19

　　隨著電子設(shè)備功率密度的不斷提高，熱界面材料（TIM）在現(xiàn)代電子設(shè)備中的重要性日益凸顯。熱界面材料是連接電子設(shè)備中熱源（如CPU、GPU等）和散熱器的關(guān)鍵材料，其性能直接影響電子設(shè)備的散熱效果和整體性能。然而，傳統(tǒng)的熱界面材料存在一些挑戰(zhàn)和難題，如導(dǎo)熱性能不足、熱阻較大、易老化、可靠性差等。
氧化鋁導(dǎo)熱粉作為一種新型的熱界面材料添加劑，具有高導(dǎo)熱性能、良好的熱穩(wěn)定性、環(huán)保性和安全性等特點(diǎn)。氧化鋁導(dǎo)熱粉在熱界面材料中的應(yīng)用，有望解決傳統(tǒng)熱界面材料面臨的難題，提高電子設(shè)備的散熱效果和整體性能。
氧化鋁導(dǎo)熱粉的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)決定了其獨(dú)特的導(dǎo)熱性能。氧化鋁導(dǎo)熱粉由高純度的氧化鋁顆粒組成，其晶體結(jié)構(gòu)具有良好的熱傳導(dǎo)性能。在高溫環(huán)境下，氧化鋁導(dǎo)熱粉可以有效傳遞熱量，降低熱阻，提高熱界面材料的導(dǎo)熱性能。此外，氧化鋁導(dǎo)熱粉的環(huán)保性和安全性使其成為替代傳統(tǒng)熱界面材料的良好選擇。
氧化鋁導(dǎo)熱粉在熱界面材料中的應(yīng)用方式主要包括添加到導(dǎo)熱墊片、熱界面貼片和導(dǎo)熱硅脂等。通過添加適量的氧化鋁導(dǎo)熱粉，可以提高熱界面材料的導(dǎo)熱性能，降低熱阻，改善熱管理性能。氧化鋁導(dǎo)熱粉的添加方式和應(yīng)用對(duì)熱界面材料的性能具有重要影響。
氧化鋁導(dǎo)熱粉在熱界面材料中的應(yīng)用效果顯著。通過添加氧化鋁導(dǎo)熱粉，可以顯著提高熱界面材料的熱導(dǎo)率，降低熱阻，提高熱穩(wěn)定性。此外，氧化鋁導(dǎo)熱粉的添加還可以改善熱界面材料的力學(xué)性能，提高其可靠性。

東超新材專業(yè)生產(chǎn)各類導(dǎo)熱粉體，并在新能源汽車電池用導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)膠有大量的成功案例，可保證導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)膠具有優(yōu)異的導(dǎo)熱阻燃性能，同時(shí)兼顧低比重，以及低磨損等特點(diǎn)，如以下導(dǎo)熱粉體，粉體與樹脂相容性好，導(dǎo)熱性能優(yōu)，同時(shí)對(duì)樹脂的力學(xué)性能破壞小，可使材料保持良好的粘接性能。如以下DCN-10K9高擠出導(dǎo)熱凝膠填料、DCN-6000QT低密度凝膠導(dǎo)熱粉氧化鋁、DCN-6000BH最大粒徑不超100un凝膠高分子導(dǎo)熱填料。

哪款復(fù)配導(dǎo)熱粉體適合制作10.0W/(m·K)導(dǎo)熱凝膠、高擠出17g/min
目前，提升硅凝膠導(dǎo)熱性能的主要方法是大量添加導(dǎo)熱填料。盡管氧化鋁被廣泛使用，但即便是高比例填充，也很難達(dá)到理想的導(dǎo)熱效果，同時(shí)還伴隨著粘度增加和擠出性能下降的問題。氮化物則可能導(dǎo)致嚴(yán)重的增稠問題，影響擠出工藝，或者因水解而在雙85測試（即溫度循環(huán)和濕度循環(huán)測試）中長時(shí)間無法保持穩(wěn)定，從而影響其可靠性。至于其它高導(dǎo)熱材料，如碳材料和金屬材料，它們本身的絕緣性不佳，不能滿足電子行業(yè)對(duì)電學(xué)性能的要求。
為了解決上述問題，關(guān)鍵在于采用高性能導(dǎo)熱填料，東超新材的DCN-10K9等導(dǎo)熱粉體材料，以建立有效的導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)。導(dǎo)熱粉末主要采用特殊的高導(dǎo)熱填料，并輔以自主研發(fā)的多元有機(jī)化合物進(jìn)行表面處理。處理過程中，有機(jī)團(tuán)簇被牢固地固定在粉末顆粒表面，增強(qiáng)了填料與基體材料之間的相容性，并減少了復(fù)合材料內(nèi)部的摩擦力。即使在較高的填充比例下，這些導(dǎo)熱粉末仍能保持良好的相容性、擠出性能和優(yōu)異的可靠性，滿足行業(yè)要求。

以下是DCN-10K9導(dǎo)熱粉體材料制備的導(dǎo)熱凝膠性能數(shù)據(jù)（實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為東超新材實(shí)驗(yàn)室所得，且數(shù)據(jù)可跟根據(jù)需求調(diào)整，不代表最終應(yīng)用數(shù)據(jù)，僅供參考）：

6.0 W/m·K低比重（2.88）導(dǎo)熱凝膠用導(dǎo)熱粉
為了使導(dǎo)熱凝膠達(dá)到6.0 W/m·K的導(dǎo)熱系數(shù)，通常需要向體系中添加大量高導(dǎo)熱粉體，但這會(huì)導(dǎo)致粘度顯著增加，擠出速率下降，以及成本提高。面對(duì)這一挑戰(zhàn)，東超新材利用其在粉體復(fù)合和表面處理領(lǐng)域多年的經(jīng)驗(yàn)，成功研發(fā)了一種新型高性能導(dǎo)熱粉體——DCN-6000QT。

DCN-6000QT采用高導(dǎo)熱性和低密度的無機(jī)非金屬粉體，經(jīng)過最新的改性技術(shù)處理，確保其在硅油中能夠均勻分散并形成緊密填充，而且增稠效果較小。這樣，導(dǎo)熱凝膠在實(shí)現(xiàn)高效導(dǎo)熱的同時(shí)，還能維持較高的擠出速度，并且在成本上也有一定的優(yōu)勢。

以下是DCN-6000QT導(dǎo)熱粉體在1000cP乙烯基硅油中的具體應(yīng)用數(shù)據(jù)。

最大粒徑不超過100um的6.2W/m·K高性能導(dǎo)熱凝膠粉體選用方案
常規(guī)6W/m·k導(dǎo)熱凝膠為了實(shí)現(xiàn)高填充高導(dǎo)熱，需要加入大量粗粉。然而粉體粒徑太大，會(huì)對(duì)擠出泵出膠口造成嚴(yán)重磨損。若減小粉體粒徑，將導(dǎo)致凝膠粘度急劇增加，影響擠出性能。東超新材采用了一種創(chuàng)新的方法。通過使用特定的粉體表面處理劑和表面改性技術(shù)，成功制備了D99≤60μm的導(dǎo)熱粉體DCN-6000BH。這種粉體具有顆粒間致密堆積、表面極性低、分散性強(qiáng)和填充性能佳的特點(diǎn)，能夠在保持高導(dǎo)熱性的同時(shí)，確保凝膠具有較高的擠出速率。
為了更直觀地展示DCN-6000BH導(dǎo)熱粉體的優(yōu)勢，以下是在達(dá)到相同導(dǎo)熱率的情況下，不同導(dǎo)熱粉體在單組份凝膠配方中的應(yīng)用對(duì)比。這些數(shù)據(jù)僅供參考，實(shí)際應(yīng)用中可能因配方和工藝的不同而有所差異。
1. 使用最大粒徑150-200μm的粗粉，雖然出膠量較大，但磨損問題嚴(yán)重，且難以滿足較低BLT的要求。
2. 使用粒徑相對(duì)較細(xì)，D99≤100的粉體時(shí)，雖然減少了磨損，但凝膠粘度急劇增加，影響擠出性。
3. DCN-6000BH導(dǎo)熱粉體凝膠：使用D99≤60μm的DCN-6000BH導(dǎo)熱粉體，既保持了高導(dǎo)熱性，又通過表面處理和改性技術(shù)，確保了良好的分散性和填充性能，從而實(shí)現(xiàn)了較高的擠出速率。
通過這種創(chuàng)新的方法，東超新材不僅解決了磨損和粘度問題，還提高了導(dǎo)熱凝膠的整體性能，滿足了客戶對(duì)高填充、高導(dǎo)熱和良好擠出性的需求。

以下是DCN-6000BH導(dǎo)熱粉體在乙烯基硅油中具體應(yīng)用數(shù)據(jù)。（實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為東超新材料實(shí)驗(yàn)室測試數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)可根據(jù)需求調(diào)整，不代表最終應(yīng)用數(shù)據(jù)，僅供參考）：

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