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高導熱填料/導熱氧化鋁為什么在硅橡膠領域難發揮導熱性能

文章出處：行業動態責任編輯：東莞東超新材料科技有限公司發表時間：2024-09-25

　　
1. 硅橡膠導熱性能的重要性
硅橡膠因其優異的絕緣性、耐熱性和柔韌性在電子電器等領域得到廣泛應用。然而，其低導熱性能限制了其在散熱方面的應用，提升硅橡膠的導熱性成為行業關注的焦點。
2. 高導熱填料/導熱氧化鋁的應用背景
為了提高硅橡膠的導熱性，研究者們引入了高導熱填料，如導熱氧化鋁。導熱氧化鋁因其高熱導率和成本低廉而備受關注，但在硅橡膠中的應用效果并不理想。
3. 研究目的與意義
本文旨在探討高導熱填料/導熱氧化鋁在硅橡膠領域難以發揮導熱性能的原因，為解決這一問題提供理論依據和實踐指導，從而推動硅橡膠在散熱領域的發展。

二、硅橡膠與導熱氧化鋁的基本性質
1. 硅橡膠的物理和化學特性
硅橡膠是一種具有良好耐熱性、耐寒性、電絕緣性和化學穩定性的高分子材料。它由硅氧鍵構成的主鏈結構賦予了其獨特的柔韌性和回彈性能，但這些特性也導致了其較低的熱導率，通常小于0.5 W/(m·K)。
2. 導熱氧化鋁的導熱機制和性質
導熱氧化鋁是一種常用的導熱填料，具有較高的熱導率（約30 W/(m·K)），其導熱性能主要源于其晶體結構和自由電子的運動。導熱氧化鋁的顆粒形狀、粒徑和表面特性對其在復合材料中的導熱效果有重要影響。
3. 硅橡膠與導熱氧化鋁的兼容性
硅橡膠與導熱氧化鋁的兼容性較差，主要表現在兩者之間的界面相互作用較弱，導致導熱填料在硅橡膠基體中難以形成有效的熱傳導網絡。此外，硅橡膠的粘彈性和導熱氧化鋁的剛性差異，也使得兩者在混合過程中難以實現良好的分散和界面結合。

三、導熱氧化鋁在硅橡膠中的分散性問題
1. 分散性概述
導熱氧化鋁在硅橡膠中的分散性是影響導熱性能的關鍵因素之一。良好的分散性能夠確保填料均勻分布在橡膠基體中，形成有效的熱傳導路徑。然而，實際操作中，導熱氧化鋁在硅橡膠中的分散往往存在一定問題。
2. 分散性不佳的原因
分散性不佳的原因主要包括導熱氧化鋁的表面特性、粒徑大小和形狀，以及硅橡膠的粘度。導熱氧化鋁顆粒易于團聚，難以在硅橡膠中均勻分散，導致形成熱阻較大的團聚體，影響整體導熱效果。
3. 分散性對導熱性能的影響
分散性不良會導致導熱氧化鋁顆粒在硅橡膠中形成空隙和缺陷，這些空隙和缺陷會阻礙熱流的傳遞，降低復合材料的整體導熱性能。因此，提高導熱氧化鋁在硅橡膠中的分散性是提升導熱性能的重要途徑。解決分散性問題需要采取適當的分散技術和表面改性方法。

四、界面熱阻對導熱性能的影響
1. 界面熱阻的概念
界面熱阻是指導熱填料與基體材料接觸界面處的熱傳導阻力。它是影響復合材料導熱性能的重要因素，因為熱流在通過填料與基體之間的界面時會有所損失。
2. 界面熱阻的形成原因
界面熱阻的形成主要歸因于導熱氧化鋁與硅橡膠之間的界面兼容性差，包括兩者之間的化學鍵合力弱、界面缺陷和空隙的存在。這些因素導致界面熱阻增大，限制了熱流的順暢傳遞。
3. 界面熱阻對導熱性能的影響
界面熱阻的增加會顯著降低硅橡膠復合材料的整體導熱效率。即使導熱氧化鋁本身具有高熱導率，如果界面熱阻過大，熱流在通過界面時會被大量阻礙，導致復合材料的導熱性能無法達到預期。因此，減小界面熱阻是提高硅橡膠導熱性能的關鍵所在，需要通過改善界面相互作用、表面改性等手段來實現。

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