東莞東超新材料科技有限公司
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在電子信息時代,高性能導熱材料的需求日益增長。作為給企業(yè)提供功能性粉體導熱解決方案,我們面臨的挑戰(zhàn)是在保持性能的同時,還要追求更輕的重量和更低的成本。導熱復合材料,特別是含有六方氮化硼(hBN)的復合材料,成為了我們研究的熱點。
導熱復合材料的“不可能三角”
經濟學中有“不可能三角”理論,而在材料科學中,我們也面臨類似的問題:在技術路線不變的情況下,要同時實現“更高的導熱率”、“更輕的重量(密度)”和“更低的成本”幾乎是不可能的。通常,我們只能追求其中的兩個目標。
六方氮化硼的優(yōu)勢與挑戰(zhàn)
六方氮化硼作為一種新型導熱填料,具有低密度和高熱導率的特性,同時還有優(yōu)異的電絕緣性能。這使得它在電子元件導熱領域具有重要應用。然而,由于其高性能粉體的制備和應用技術尚不成熟,六方氮化硼的成本較高,這成為了我們降低導熱復合材料成本的關鍵難題。
低填充量策略
在傳統(tǒng)制備工藝中,我們通常需要將六方氮化硼隨機分布在基體中。理論上,填充量越高,導熱性能越好,但這也會帶來成本上升和材料性能下降的問題。因此,如何在低填充量的情況下保持高導熱率,成為了我們研究的重點。
優(yōu)化熱傳導通道
六方氮化硼的層狀結構使其具有各向異性,這為我們建立高效熱通道提供了條件。我們可以通過加工過程中的剪切力或拉伸力,或者利用電場或磁場等外力,使導熱填料在復合材料內部發(fā)生取向,從而優(yōu)化熱傳導通道。
3D網絡結構與雜化填料
構建3D網絡結構可以形成連續(xù)的導熱通路,降低界面熱阻,提高導熱性能。此外,通過添加不同種類、形狀和尺寸的導熱填料,我們可以增加填料密度,利用填料間的協同作用,在降低添加量的情況下,獲得具有優(yōu)良導熱性能的復合材料。
雙逾滲結構
通過特殊制備工藝,我們可以在由兩種不同聚合物共混形成的基體中,使導熱填料選擇性地分布在其中一種連續(xù)相中。這種雙逾滲結構可以在相同填料添加量下,獲得更高的導熱系數。
參考來源:
[1]柯雪等,氮化硼功能化改性高分子導熱復合材料的制備及性能研究進展
[2]陳汪菲,功能化氮化硼導熱復合材料的制備及性能研究
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