揭秘氧化鋁導(dǎo)熱填料性能翻倍的秘訣！

在AI數(shù)據(jù)大模型、新能源汽車、5G通訊等前沿領(lǐng)域，高效散熱已成為制約技術(shù)突破的關(guān)鍵瓶頸。傳統(tǒng)聚合物材料（如硅膠、環(huán)氧樹脂、聚氨酯、丙烯酸等）導(dǎo)熱系數(shù)僅0.1~0.3 W/(m·K)，難以滿足高功率密度場景需求，必須通過添加導(dǎo)熱填料實現(xiàn)性能躍升。

氧化鋁作為當前性價比優(yōu)勢顯著的導(dǎo)熱填料，雖應(yīng)用廣泛，但在實際工程中仍面臨多重挑戰(zhàn)：填料團聚、加工粘度過高、復(fù)合材料機械性能下降及界面熱阻等問題。要突破這些技術(shù)瓶頸，表面改性是關(guān)鍵，其是氧化鋁實現(xiàn)高導(dǎo)熱性能的"關(guān)鍵鑰匙"。

當前主流改性技術(shù)是化學(xué)改性，主要包括偶聯(lián)劑改性、酯化反應(yīng)改性和表面接枝改性三種技術(shù)路線。

• 偶聯(lián)劑改性技術(shù)：通過硅烷類、鈦酸酯類、鋁酸酯類等偶聯(lián)劑分子橋接作用，在無機粉體表面形成有機包覆層。該技術(shù)可顯著降低粉體表面自由能，有效抑制團聚現(xiàn)象，同時提升與有機基體的界面相容性。

• 酯化反應(yīng)改性技術(shù)：利用無機粉體表面羥基與改性劑中羧基/醇羥基的化學(xué)反應(yīng)，實現(xiàn)有機分子在粉體表面的化學(xué)鍵合。這種表面極性調(diào)控手段可大幅改善粉體在聚合物基體中的分散性。

• 表面接枝改性技術(shù)：將表面預(yù)活化處理的無機粒子分散于單體溶液中，通過引發(fā)劑作用使單體在粒子表面進行聚合反應(yīng)，形成聚甲基丙烯酸、聚丙烯酰胺、超支化聚合物等聚合物包覆層。該技術(shù)可實現(xiàn)無機-有機界面的分子級結(jié)合。

除了了解常用的改性方法外，還需要結(jié)合改性工藝去改性。依照表面改性的方法、設(shè)備和粉體的制備方法而異，目前工業(yè)上應(yīng)用的改性工藝主要有干法工藝、濕法工藝和干濕法一體化工藝。實際應(yīng)用得根據(jù)需求來選擇正確的改性方法以及工藝。通過表面改性，氧化鋁導(dǎo)熱填料可實現(xiàn)以下性能指標的顯著提升：

1. 導(dǎo)熱系數(shù)提升：表面改性通過降低氧化鋁填料與聚合物基體之間的界面熱阻，促進聲子（熱量載體）在界面處的傳導(dǎo)，從而構(gòu)建更高效的導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)。例如：硅烷偶聯(lián)劑改性后，氧化鋁/樹脂復(fù)合材料熱導(dǎo)率從2.08 W/(m·K)提升至2.65 W/(m·K)，增幅達27.2%。采用粒徑復(fù)配（3μm+20μm）與表面改性協(xié)同作用，導(dǎo)熱凝膠熱導(dǎo)率從1.78 W/(m·K)飆升至2.69 W/(m·K)，提升幅度高達51.1%。

2. 界面熱阻降低：表面改性增強了氧化鋁填料與聚合物基體之間的界面結(jié)合力，減少了界面空隙，從而降低了熱量在界面處的傳遞阻力。實驗表明，改性填料填充的環(huán)氧澆注件電氣強度提升24.63%，體積電阻率達到3.35×101? Ω·cm，間接證明了界面熱阻的降低。

3. 加工粘度下降，破解高填充量難題：表面改性優(yōu)化了氧化鋁填料的分散性，減少了填料團聚現(xiàn)象，從而降低了復(fù)合材料在加工過程中的粘度。硅烷偶聯(lián)劑改性使氧化鋁吸油值降低10%-30%，粉體在樹脂中的分散性顯著提升。

4. 機械性能提升，兼顧導(dǎo)熱與強度：表面改性增強了氧化鋁填料與聚合物基體之間的界面相互作用，避免了傳統(tǒng)填料導(dǎo)致的材料脆化問題，從而提升了復(fù)合材料的機械性能。例如氧化鋁-石墨烯雜化填料改性后，環(huán)氧復(fù)合材料面內(nèi)導(dǎo)熱系數(shù)達到1.67 W/(m·K)，較純環(huán)氧樹脂提升8.4倍，同時保持了優(yōu)異的力學(xué)性能，如彎曲強度和沖擊強度等。

氧化鋁導(dǎo)熱填料表面改性是與實際應(yīng)用緊密聯(lián)系的技術(shù)，其發(fā)展的推動力來自于市場需求。隨著各領(lǐng)域?qū)Σ牧闲阅芤蟮某掷m(xù)升級，氧化鋁導(dǎo)熱填料技術(shù)將正朝著復(fù)合化、功能化方向演進。

金戈新材依托多年功能填料改性技術(shù)積累，已建立豐富的解決方案體系，可針對客戶具體需求提供從配方設(shè)計到工藝優(yōu)化的全流程技術(shù)服務(wù)。如需探討導(dǎo)熱材料性能突破方案，歡迎隨時聯(lián)系我們的技術(shù)團隊，共同解鎖高效散熱的未來！

其他推薦：