由于小型化、大功率電子器件及大功率電力裝備的快速發展,高效散熱已成為電子器件獲得長壽命、高可靠性的重要因素。高分子導熱復合材料主要有兩大類:一是高分子樹脂/基體本身具有高導熱性能,但這類材料通常是導電型的,絕緣性很差;二是填充復合型的,即以導熱填料填充的高分子復合材料,因其同時具備高導熱高絕緣而得以廣泛應用。 ?
目前,大量應用的主要有機硅導熱材料、環氧導熱材料等,有機硅類導熱材料的封粘結性差,固化能力較差,限制了其廣泛應用,而環氧基灌封材料價格便宜,且固化后強度較高,廣泛應用于工業電子、變壓器等領域,所占市場比例份額較高。隨著電力電子及高功率設備對導熱和絕緣性能要求更高,目前所應用的導熱絕緣復合材料已無法滿足高集成電路、大功率器件的散熱要求,為了提高聚合物材料的導熱性,嘗試利用不同種類的導熱填料如碳材料、金屬、金屬氧化物等來制備聚合物復合材料,有望解決導熱性不足的問題,有廣闊的發展空間。 現在已用于工業生產的熱界面材料主要分為以下幾種:導熱墊片、導熱膏、導熱凝膠、導熱相變材料。這些熱界面材料中一般都需要添加高導熱的固體作為填料,目前最常用的導熱填料為無機填料,主要有金屬顆粒(銅、銀、鋅等)、氧化物類(氧化鋁、氧化鋅、二氧化硅等)、氮化物類(氮化硼、氮化鋁等)以及碳材料(碳納米管、石墨烯等),這些導熱填料都有比較優越的導熱性能。
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影響填充型導熱絕緣高分子復合材料熱導率的主要因素包括:高分子材料種類、填料種類、填料含量、填料的結構、填料/樹脂基體的界面、填料的復合網絡等等。導熱填料在聚合物內部形成連續三維網絡,能夠有效避免傳統共混法存在的填料分布不均勻、導熱通路不完全、復合材料導熱性能提升不明顯等問題,以最小的填充量實現導熱效率的最高化。主要集中于這些因素對高分子復合材料熱導率的影響及規律和導熱模型的建立,以期為產業化應用高導熱絕緣材料的改性優化提供指導。