?電子級(jí)氧化鋁是個(gè)寬泛模糊的概念，通常要求純度在99.99%（4N）以上，憑借其高純度、優(yōu)良的物理化學(xué)性質(zhì)在電子工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。雖說不同應(yīng)用對(duì)氧化鋁粉體有著非常具體的要求，但是片狀氧化鋁和球形氧化鋁的出鏡率明顯高于其他品類，并且在導(dǎo)熱填料領(lǐng)域總是同時(shí)亮相一爭高下。到底二者孰強(qiáng)孰弱，還是各有千秋？
隨著5G和智能化時(shí)代的來臨，電子設(shè)備趨于小型化、集成化，電子設(shè)備的發(fā)熱問題逐漸凸顯，對(duì)散熱性能有了更高的要求。作為連接芯片與散熱器之間熱量傳輸?shù)臉蛄海瑹峤缑娌牧希═IM）因其自身限制，常常需要通過添加導(dǎo)熱填料來提高導(dǎo)熱性能。電子級(jí)材料由于其高純度，被廣泛用于電子工業(yè)，主要應(yīng)用于精密電子產(chǎn)品的制造，在半導(dǎo)體、集成電路等對(duì)材料純度要求極高領(lǐng)域的電子元件制造中。氧化鋁（α-Al2O3）來源廣泛、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、絕緣性能好且價(jià)格較低，其高性價(jià)比使其成為主要的導(dǎo)熱絕緣填料。α-Al2O3熱導(dǎo)率良好（熱導(dǎo)率：33~36W/M·K，體積電阻率約為1010Ω·cm），其常用的晶體形貌主要為片狀和球形兩大類。
球形氧化鋁：呈規(guī)則球型結(jié)構(gòu)，粒徑通常在幾微米到幾十微米范圍內(nèi)。
片狀氧化鋁：呈二維片狀結(jié)構(gòu)(長徑比大于10:1)，粒徑通常在幾微米到幾十微米范圍內(nèi)，厚度約幾百納米。
雖然二維片狀導(dǎo)熱填料通常具有比球形Al2O3等較高的本征熱導(dǎo)率，但在導(dǎo)熱復(fù)合材料的制備過程中，加工中的外力場等原因，導(dǎo)致二維片狀材料傾向在薄膜材料中沿著薄膜面內(nèi)的方向取向排列，而難于沿著薄膜面外方向取向排列，造成薄膜材料面內(nèi)導(dǎo)熱性能遠(yuǎn)高于面外導(dǎo)熱性能。
Al2O3形貌對(duì)填充性能的影響較大，熱界面材料要求填料能均勻地分散在聚合物基體中，分布不均勻會(huì)導(dǎo)致材料缺陷，影響使用性能，同時(shí)，隨著填充量的增加，體系的黏度也逐漸增大，到一定程度會(huì)影響填料的分散效果。其中，顆粒越規(guī)整，比表面就越小，與基體之間的摩擦力也就越小，越易分散，故體系粘度越小、填充率越高，從而更易形成導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)，增強(qiáng)材料的熱導(dǎo)率。
隨著α-Al2O3填充量的增加，環(huán)氧樹脂固化物導(dǎo)熱系數(shù)快速增加。當(dāng)α-Al2O3的填充量從30%增至50%時(shí)，導(dǎo)熱系數(shù)從0.35 W/(m·K)升高至0.58 W/(m·K)，從50%增至70%時(shí)，導(dǎo)熱系數(shù)從0.58 W/(m·K)升高至1.59 W/(m·K)。
填充量較低時(shí)，復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)受α-Al2O3填充量的影響較小，隨著填充量的增加，復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)快速升高，這是由于填充量較少時(shí)系統(tǒng)無法形成連續(xù)緊密的導(dǎo)熱回路，故熱導(dǎo)率上升緩慢，隨著填充量的不斷增加，氧化鋁粉末之間的接觸點(diǎn)逐漸增加，供熱供應(yīng)鏈的集中度增加，使得供熱量迅速提升。若進(jìn)一步增加填充量，導(dǎo)熱率有望繼續(xù)升高，但是聚合物基體含量過低，粘性減弱，故較難成型。
球形氧化鋁作導(dǎo)熱填料時(shí)，制備得到的熱界面材料的柔韌性和機(jī)械性能更好，但相比于片狀氧化鋁，不易在聚合物基體內(nèi)部形成導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)。與前者不同，片狀氧化鋁更容易在聚合物基體內(nèi)相互接觸形成有效導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)，其導(dǎo)熱高、熱阻小，且能夠調(diào)節(jié)收縮性和熱膨脹系數(shù)，可有效提高熱界面材料的熱導(dǎo)率。而形成有效的導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)是導(dǎo)熱性能迅速增長的關(guān)鍵，故在相同氧化鋁填充量時(shí)，片狀氧化鋁作為導(dǎo)熱填料時(shí)，導(dǎo)熱性能是優(yōu)于球形氧化鋁的。但是其聚合物基體組成的混合體系粘度更高，從而影響聚合物基體的柔韌性。
僅從導(dǎo)熱效果來考慮，片狀氧化鋁當(dāng)之無愧為最優(yōu)選擇，但是生產(chǎn)中往往考慮實(shí)際應(yīng)用。片狀氧化鋁作為導(dǎo)熱填料時(shí)對(duì)成型工藝要求較高，在復(fù)合體系中更易發(fā)生沉降，導(dǎo)致熱界面材料上下分層，均勻性明顯降低。這也是其在熱界面材料中應(yīng)用相對(duì)較少的主要原因。

球形、片狀氧化鋁性能，在導(dǎo)熱領(lǐng)域各有千秋，球形、片狀電子級(jí)氧化鋁材料的性能，不能單單就一方面去評(píng)判孰高孰低，在現(xiàn)實(shí)的各類應(yīng)用中，他們各有所長，如何利用他們的結(jié)構(gòu)性能，最大化的發(fā)揮其價(jià)值，是我們未來需要進(jìn)一步探索的。

東超新材推出粒徑覆蓋300納米至120微米的球形氧化鋁產(chǎn)品，可滿足電子設(shè)備、新能源汽車等領(lǐng)域的多樣化需求。該材料具有優(yōu)異的導(dǎo)熱和絕緣性能，廣泛應(yīng)用于導(dǎo)熱界面材料、陶瓷基板等，助力行業(yè)高性能熱管理解決方案。
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來源：粉體圈