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隨著現(xiàn)代電子設(shè)備朝著小型化,、高功率密度,、高集成化方向發(fā)展，電子器件的散熱問(wèn)題成為了影響設(shè)備使用壽命和性能的關(guān)鍵，特別是在5G領(lǐng)域尤為突出,，為此,，需要更好的熱管理方案來(lái)解決這一問(wèn)題。通常而言,，電子器件產(chǎn)生的熱量需要傳遞到散熱器表面,，而將熱界面材料（TIMs）填充于電子器件和散熱器之間可以最大限度的提升傳熱能力。

無(wú)機(jī)填料在聚合物復(fù)合材料中主要起到增量,、增強(qiáng)和賦予功能等作用,。

　　（1）增量：添加廉價(jià)的無(wú)機(jī)填料以降低制品的成本,，降低聚合物用量,。

　　（2）增強(qiáng)：提高聚合物基復(fù)合材料,，如塑料,、橡膠的力學(xué)性能（彈性模量、抗壓強(qiáng)

　　度,、沖擊強(qiáng)度,、耐磨性等）。

　?。?）賦予功能：無(wú)機(jī)填料可賦予聚合物基體自身沒(méi)有的一些特殊功能,，如阻燃性、導(dǎo)電,、抗菌等,。此時(shí)，無(wú)機(jī)填料的化學(xué)組成,，光,、電、熱等性質(zhì)起到重要的作用,。

TIMs主要由有機(jī)基體和無(wú)機(jī)填料組成,，因此，TIMs的整體導(dǎo)熱能力將由聚合物和無(wú)機(jī)填料的導(dǎo)熱能力,、聚合物和無(wú)機(jī)填料的界面熱阻,、無(wú)機(jī)填料接觸面之間的界面熱阻共同決定。導(dǎo)熱率主要由電子或/和聲子決定,，而目前廣泛的介紹只停留在宏觀(guān)導(dǎo)熱材料的制備和熱導(dǎo)率的表征方面,，有關(guān)導(dǎo)熱率的解釋主要集中在無(wú)機(jī)填料粒徑分布、填料搭配構(gòu)筑導(dǎo)熱通路和粉體填充率大小方面,，而對(duì)于微觀(guān)機(jī)制電子和聲子的介紹很少,。因此本文簡(jiǎn)要介紹了TIMs中的導(dǎo)熱機(jī)制,，并從機(jī)制出發(fā)介紹了可供提高TIMs導(dǎo)熱性能的方向。

01 電子和聲子的熱傳導(dǎo)

電子導(dǎo)熱主要發(fā)生在導(dǎo)電性導(dǎo)熱材料中,，當(dāng)這些材料所處環(huán)境失衡,，電子將會(huì)從高溫向低溫?cái)U(kuò)散，產(chǎn)生相應(yīng)的電流和熱流,，即發(fā)生電子導(dǎo)熱,。而在介質(zhì)和非導(dǎo)電性聚合物中，導(dǎo)熱通常是聲子導(dǎo)熱,，當(dāng)這類(lèi)材料一側(cè)受熱,，材料的晶格發(fā)生震動(dòng)，而后相應(yīng)的震動(dòng)傳遞給相鄰的原子導(dǎo)致熱流在材料中傳遞,，通常我們遇到的TIMs就是這一類(lèi),。作為T(mén)IMs的組成部分，無(wú)機(jī)非金屬填料晶格分布較為規(guī)則,，聲子可以沿著晶格方向傳播,，往往表現(xiàn)出優(yōu)異的導(dǎo)熱性能；而在另一重要組成部分高分子聚合物中,，高分子鏈相互糾纏,，對(duì)高速運(yùn)動(dòng)的聲子并不傳導(dǎo)，而這些聲子在高分子鏈界面被高度分散,，導(dǎo)致聲子流程大幅度減少,，導(dǎo)熱能力下降。因此,，減小聲子的散射對(duì)于提高導(dǎo)熱性能格外重要,。

02 如何構(gòu)建性能優(yōu)異的TIMs

常規(guī)構(gòu)建TIMs的方法是采用高導(dǎo)熱系數(shù)的無(wú)機(jī)填料，然而這樣構(gòu)建的TIMs由于高分子聚合物導(dǎo)熱系數(shù)低,，其與無(wú)機(jī)填料界面熱阻大使得整體導(dǎo)熱性能往往不太理想,。為此，減小無(wú)機(jī)填料與高分子聚合物,、無(wú)機(jī)填料與無(wú)機(jī)填料的界面熱阻和構(gòu)造導(dǎo)熱通路或者兼顧以上兩者成為了提升TIMs導(dǎo)熱性能的方向（圖2）,。作為無(wú)機(jī)填料的主要供應(yīng)商，我司致力于從無(wú)機(jī)粉體出發(fā)通過(guò)降低無(wú)機(jī)粉體本身的界面熱阻來(lái)提升導(dǎo)熱,，為客戶(hù)提供優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品,。

03 無(wú)機(jī)填料表面功能化

無(wú)機(jī)填料表面功能化是有效增強(qiáng)填料與聚合物之間結(jié)合力的方法，這無(wú)疑降低界面熱阻,，提升TIMs的導(dǎo)熱性能,。基于這種觀(guān)點(diǎn),，東超新材料致力于粉體材料的表面功能化從而獲得更優(yōu)的導(dǎo)熱材料,。無(wú)機(jī)填料表面由于各種官能團(tuán)的存在，使其與填料內(nèi)部的化學(xué)結(jié)構(gòu)差別很大,。大多數(shù)無(wú)機(jī)填料具有一定的酸堿性,，表面有親水性基團(tuán)，并呈極性,；而聚合物則呈疏水性,、極性。因此兩者之間的相容性差,，為了改善填料和聚合物基體間的界面結(jié)合,，必須采用適當(dāng)?shù)姆椒▽?duì)無(wú)機(jī)填料表面進(jìn)行改性處理，這對(duì)于改善聚合物復(fù)合材料的最終性能至關(guān)重要,。表面改性方法主要有物理方法和化學(xué)方法,。物理法表面改性是增加填料表面凹凸度，從而增加填料的比表面積,；化學(xué)法表面改性是在填料表面上架接了各種官能基團(tuán),，使表面具有反應(yīng)活性，這種改性方法具有簡(jiǎn)單易行,，而得到廣泛的應(yīng)用,。我司開(kāi)發(fā)的導(dǎo)熱填料系列產(chǎn)品有效降低了粘度，極限填充率可提升約3%,，是一種有效的熱管理方案,。

04 填料之間共價(jià)鍵結(jié)合

共價(jià)鍵擁有比氫鍵和范德華力更強(qiáng)的結(jié)合力，填料之間共價(jià)鍵結(jié)合被認(rèn)為是減小粉體間界面熱阻的重要方法,，可有效提升其導(dǎo)熱性能,。有報(bào)道顯示，通過(guò)機(jī)械輔助法使聚酰胺和BN共價(jià)結(jié)合,，很好的降低了填料之間的界面熱阻,，導(dǎo)熱率顯著提高，是未共價(jià)結(jié)合時(shí)的4倍,。

05  構(gòu)建導(dǎo)熱通路

通過(guò)焊接技術(shù)也可以提升粉體材料的導(dǎo)熱性能,。該方法主要通過(guò)壓力、摩擦力,，剪切力或高溫?zé)嵩诜垠w表面焊接微粉顆粒實(shí)現(xiàn)粉體間優(yōu)異的導(dǎo)熱通路,，通過(guò)該技術(shù)手段可減小聲子的散射，從而提升其導(dǎo)熱能力,。這種技術(shù)在導(dǎo)熱界面材料中導(dǎo)熱填料粉體廠(chǎng)很少使用,。