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在現(xiàn)代電子產(chǎn)品的輕量化發(fā)展趨勢(shì)下,導(dǎo)熱粉體的選擇和應(yīng)用變得尤為重要,。傳統(tǒng)的金屬填料由于在高溫下易氧化,、CTE較高以及加入大量時(shí)密度增加等問題,其應(yīng)用逐漸減少,。因此,,本文將重點(diǎn)介紹陶瓷和碳材料這兩種導(dǎo)熱粉體,以及導(dǎo)熱填料如何搭配,,這些材料被廣泛應(yīng)用于熱界面材料,、導(dǎo)熱膠粘劑、導(dǎo)熱復(fù)合材料等領(lǐng)域,,用以提高材料的導(dǎo)熱性能
陶瓷粉體因其良好的導(dǎo)熱系數(shù)和低導(dǎo)電性,,廣泛應(yīng)用于需要電絕緣的場(chǎng)合。其中,,碳化硅和MXenes是常用的碳化物填料,,具有高硬度、高導(dǎo)熱系數(shù),、耐高溫和化學(xué)穩(wěn)定性等特點(diǎn),。例如,Yao等人通過冷凍鑄造方法制備了垂直排列的SiC納米線網(wǎng)絡(luò),,在低填充率下實(shí)現(xiàn)了高導(dǎo)熱系數(shù),。Guo等人則通過冷凍干燥法制備了3D MXenes泡沫,并將其與環(huán)氧樹脂復(fù)合,,獲得了高導(dǎo)熱系數(shù)的復(fù)合材料,。
氧化鋁和氮化硼也是常用的陶瓷填料,它們分別具有高的導(dǎo)熱系數(shù),、電絕緣性和低比重,。例如,Wang等人通過熱壓法制備了納米球形氧化鋁與氮化硼納米片復(fù)合的材料,提高了材料的導(dǎo)熱性能,。
碳材料作為另一類導(dǎo)熱粉體,,因其輕質(zhì)和優(yōu)異的導(dǎo)熱性能而備受關(guān)注。金剛石,、石墨烯,、碳納米管和膨脹石墨等碳基材料在導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性,、耐溫性等方面表現(xiàn)出色,。例如,Song等人制備了纖維素/納米金剛石復(fù)合材料,,提高了材料的導(dǎo)熱性能,。Zhao等人則通過添加炭黑到石墨烯泡沫中,制備了導(dǎo)熱性能顯著提升的復(fù)合材料,。
碳纖維作為碳基填料,,具有高軸向熱導(dǎo)率和低橫向熱導(dǎo)率的特點(diǎn),適合用于提高聚合物的導(dǎo)熱性和力學(xué)性能,。此外,,金戈新材等供應(yīng)商通過復(fù)合搭配、表面改性和干濕法一體化等技術(shù),,開發(fā)了高性能的導(dǎo)熱粉體,,適用于多種聚合物體系。
總之,,陶瓷和碳材料作為導(dǎo)熱粉體,,具有各自的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn),適用于不同的應(yīng)用場(chǎng)景,。在選擇和使用導(dǎo)熱粉體時(shí),需根據(jù)具體需求和應(yīng)用條件進(jìn)行綜合考慮,。
在制造高分子材料時(shí),,為了增強(qiáng)其導(dǎo)熱性能,制造商通常會(huì)加入導(dǎo)熱填料,。單一填料往往不能達(dá)到理想的導(dǎo)熱效果,,因此通常會(huì)采用多種填料的組合,即所謂的“復(fù)配”策略,。這導(dǎo)熱填料如何搭配,,可獲得高導(dǎo)熱率為了提高高分子材料的導(dǎo)熱性能,生產(chǎn)廠商常常會(huì)采用復(fù)配的方式來(lái)加入導(dǎo)熱填料,。復(fù)配方式主要有以下幾種:
1. 不同材料的混合:
將兩種或多種不同類型的導(dǎo)熱填料混合使用,,以充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)。例如,結(jié)合碳化硅(SiC)的高導(dǎo)熱性和氧化鋁(Al2O3)的電絕緣性,,可以在保持高導(dǎo)熱性的同時(shí),,提高材料的電絕緣性能。
2. 不同粒徑的混合:
混合不同粒徑的導(dǎo)熱填料,,可以形成更有效的導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò),。小粒徑填料可以填充大粒徑填料之間的空隙,而大粒徑填料則可以提供更多的熱傳導(dǎo)路徑,。例如,,將納米級(jí)的碳化硅與微米級(jí)的碳化硅混合,可以提高材料的導(dǎo)熱性能,。
3. 不同形狀的混合:
混合不同形狀的導(dǎo)熱填料,,可以增加填料在基體中的接觸面積,從而提高導(dǎo)熱性能,。例如,,結(jié)合球形和纖維狀的碳納米管,可以形成更有效的熱傳導(dǎo)網(wǎng)絡(luò),。
在復(fù)配填料時(shí),,生產(chǎn)廠商需要考慮填料的化學(xué)性質(zhì)、導(dǎo)熱性能,、分散性,、成本以及與基體的相容性等因素。通過優(yōu)化復(fù)配比例和填料的分散性,,可以制備出導(dǎo)熱性能更佳的高分子材料,。這種方法不僅提高了材料的導(dǎo)熱性能,還保持了其原有的加工性能和機(jī)械性能,。
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