0755-28473195

导热性能的影响因素

2024-11-27

影响复合材料导热性能的因素有聚合物的结构,填料的种类、形貌、粒径、填充量以及填料和聚合物基体的相容性等。通常情况下,聚合物基体的固有热导率都比较低(约为0.2 W·m-1·K-1),因此,提高复合材料的导热率大多从填料的角度出发。


填料的种类不同,导热能力也不同。金属填料主要通过电子导热,固有热导率较高,而非金属填料主要依靠声子进行热传导,其热能扩散速率主要取决于邻近原子或结合基团的振动,其固有导热率较低


导热填料有球形、不规则形状、纤维状和片状等各种形状。与零维材料相比,具有超高长径比的一维材料(例如,碳纳米管、碳纤维等)和二维材料(例如,石墨烯、六方氮化硼和片状氧化铝等)可以在填料与填料之间形成较大的接触面积,为声子的传递提供了更广阔的通路,降低了界面接触热阻,有利于体系中导热网络的构建。然而,由于球形填料在高填充时,不会导致黏度的急剧增加,在工业中应用最为广泛。


填充量相同时,大粒径填料填充的复合材料的导热率比小粒径填充的复合材料的导热率高,这是因为大颗粒之间的界面接触较少,界面热阻较低。然而,粒径也不能过大,否则,填料之间不能形成密堆积,不利于导热通路的形成。目前,行业上多采用不同粒径的填料搭配使用,以获得较高的导热率。


只有当填料的添加量达到一定值时,颗粒之间才能相互接触,形成导热通路。然而,高填充量会导致成本增加、质量增加和力学性能降低,这些都会降低电子设备使用性能。因此,我们需要研发高性能的复合材料,在低填充量的前提下,实现高导热,以满足现代工业发展的需要。