東莞東超新材料科技有限公司
已認(rèn)證
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一、引言
1. 硅橡膠導(dǎo)熱性能的重要性
硅橡膠因其優(yōu)異的絕緣性、耐熱性和柔韌性在電子電器等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。然而,其低導(dǎo)熱性能限制了其在散熱方面的應(yīng)用,提升硅橡膠的導(dǎo)熱性成為行業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。
2. 高導(dǎo)熱填料/導(dǎo)熱氧化鋁的應(yīng)用背景
為了提高硅橡膠的導(dǎo)熱性,研究者們引入了高導(dǎo)熱填料,如導(dǎo)熱氧化鋁。導(dǎo)熱氧化鋁因其高熱導(dǎo)率和成本低廉而備受關(guān)注,但在硅橡膠中的應(yīng)用效果并不理想。
二、硅橡膠與導(dǎo)熱氧化鋁的基本性質(zhì)
1. 硅橡膠的物理和化學(xué)特性
硅橡膠是一種具有良好耐熱性、耐寒性、電絕緣性和化學(xué)穩(wěn)定性的高分子材料。它由硅氧鍵構(gòu)成的主鏈結(jié)構(gòu)賦予了其獨(dú)特的柔韌性和回彈性能,但這些特性也導(dǎo)致了其較低的熱導(dǎo)率,通常小于0.5 W/(m·K)。
2. 導(dǎo)熱氧化鋁的導(dǎo)熱機(jī)制和性質(zhì)
導(dǎo)熱氧化鋁是一種常用的導(dǎo)熱填料,具有較高的熱導(dǎo)率(約30 W/(m·K)),其導(dǎo)熱性能主要源于其晶體結(jié)構(gòu)和自由電子的運(yùn)動(dòng)。導(dǎo)熱氧化鋁的顆粒形狀、粒徑和表面特性對(duì)其在復(fù)合材料中的導(dǎo)熱效果有重要影響。
3. 硅橡膠與導(dǎo)熱氧化鋁的兼容性
硅橡膠與導(dǎo)熱氧化鋁的兼容性較差,主要表現(xiàn)在兩者之間的界面相互作用較弱,導(dǎo)致導(dǎo)熱填料在硅橡膠基體中難以形成有效的熱傳導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)。此外,硅橡膠的粘彈性和導(dǎo)熱氧化鋁的剛性差異,也使得兩者在混合過(guò)程中難以實(shí)現(xiàn)良好的分散和界面結(jié)合。
三、導(dǎo)熱氧化鋁在硅橡膠中的分散性問(wèn)題
1. 分散性概述
導(dǎo)熱氧化鋁在硅橡膠中的分散性是影響導(dǎo)熱性能的關(guān)鍵因素之一。良好的分散性能夠確保填料均勻分布在橡膠基體中,形成有效的熱傳導(dǎo)路徑。然而,實(shí)際操作中,導(dǎo)熱氧化鋁在硅橡膠中的分散往往存在一定問(wèn)題。
2. 分散性不佳的原因
分散性不佳的原因主要包括導(dǎo)熱氧化鋁的表面特性、粒徑大小和形狀,以及硅橡膠的粘度。導(dǎo)熱氧化鋁顆粒易于團(tuán)聚,難以在硅橡膠中均勻分散,導(dǎo)致形成熱阻較大的團(tuán)聚體,影響整體導(dǎo)熱效果。
3. 分散性對(duì)導(dǎo)熱性能的影響
分散性不良會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)熱氧化鋁顆粒在硅橡膠中形成空隙和缺陷,這些空隙和缺陷會(huì)阻礙熱流的傳遞,降低復(fù)合材料的整體導(dǎo)熱性能。因此,提高導(dǎo)熱氧化鋁在硅橡膠中的分散性是提升導(dǎo)熱性能的重要途徑。解決分散性問(wèn)題需要采取適當(dāng)?shù)姆稚⒓夹g(shù)和表面改性方法。
四、界面熱阻對(duì)導(dǎo)熱性能的影響
1. 界面熱阻的概念
界面熱阻是指導(dǎo)熱填料與基體材料接觸界面處的熱傳導(dǎo)阻力。它是影響復(fù)合材料導(dǎo)熱性能的重要因素,因?yàn)闊崃髟谕ㄟ^(guò)填料與基體之間的界面時(shí)會(huì)有所損失。
2. 界面熱阻的形成原因
界面熱阻的形成主要?dú)w因于導(dǎo)熱氧化鋁與硅橡膠之間的界面兼容性差,包括兩者之間的化學(xué)鍵合力弱、界面缺陷和空隙的存在。這些因素導(dǎo)致界面熱阻增大,限制了熱流的順暢傳遞。
3. 界面熱阻對(duì)導(dǎo)熱性能的影響
界面熱阻的增加會(huì)顯著降低硅橡膠復(fù)合材料的整體導(dǎo)熱效率。即使導(dǎo)熱氧化鋁本身具有高熱導(dǎo)率,如果界面熱阻過(guò)大,熱流在通過(guò)界面時(shí)會(huì)被大量阻礙,導(dǎo)致復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能無(wú)法達(dá)到預(yù)期。因此,減小界面熱阻是提高硅橡膠導(dǎo)熱性能的關(guān)鍵所在,需要通過(guò)改善界面相互作用、表面改性等手段來(lái)實(shí)現(xiàn)。
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