导热填料的导热系数影响，不同填料优缺点分析

不同形貌的粉体在基体中的分布状态及导热网络的形成，对体系的导热率有重要影响。粉体的形貌主要有球形（类球形）、片状、纤维状、棒状等，如果导热粉体在基体中能形成最大堆积，相互结合形成类似网状或链状的导热网络，那么该粉体即是提高材料导热率的首选。可想而知，片状导热粉体在堆积上可以形成最有效的导热网络。因此导热率最高。

但是若要综合考虑体系的加工性能，片状粉体在混合时颗粒间的接触面积增大，导致体系的粘度增大，同时制得的导热界面材料的柔韧性也会大幅度下降，所以片状粉体不适于制备高导热界面材料。而球形粉体对体系的增稠幅度较小，填充量增大，可使基体的导热率有较大幅度提升。因此，当前用于制备高导热界面材料的粉体形貌主要以球形为主。

1、氮化铝AlN，优点：导热系数非常高。缺点：价格昂贵，通常每公斤在千元以上;氮化铝吸潮后会与水反应会水解AlN+3H20=Al(OH)3+NH3 ，水解产生的Al(OH)3会使导热通路产生中断，进而影响声子的传递，因此做成制品后热导率偏低。即使用硅烷偶联剂进行表面处理，也不能保证100%填料表面被包覆。单纯使用氮化铝，虽然可以达到较高的热导率，但体系粘度上升，所以限制了产品的应用领域。

2、氮化硼BN，优点：导热系数非常高，性质稳定。缺点：价格很高，市场价从几百元到上千元(根据产品品质不同差别较大)，虽然单纯使用氮化硼可以达到较高的热导率，但与氮化铝类似，大量填充后体系粘度上升，严重限制了产品的应用领域。国外厂商有生产球形BN，产品粒径大，比表面积小，填充率高，不易增粘，但价格极高。

3、碳化硅SiC 优点：导热系数较高。缺点：合成过程中产生的碳及石墨难以去除，导致产品纯度较低，电导率高，不适合电子用胶。密度大，在有机硅类胶中易沉淀分层，影响产品应用。环氧胶中较为适用。

4、氧化镁MgO 优点：价格便宜。缺点：在空气中易吸潮，增粘性较强，不能大量填充;耐酸性差，一般情况下很容易被酸腐蚀，限制了其在酸性环境下的应用。

5、α-氧化铝(球形) 优点：填充量大，在液体硅胶中，球形氧化铝大可添加到600~800份，所得制品导热率高。 缺点：价格较贵，但低于氮化硼和氮化铝。

6、氧化锌ZnO 优点：粒径及均匀性很好，适合生产导热硅脂。缺点：导热性偏低，不适合生产高导热产品;质轻，增粘性较强，不适合灌封。
 7、二氧化硅(结晶型) 优点：密度大，适合灌封;价格低，适合大量填充，降低成本。缺点：导热性偏低，不适合生产高导热产品。密度较高，可能产生分层。

综上，不同填料有各自特点，选择填料时应充分利用各填料的优点，采用几种填料进行混合使用，发挥协同作用，既能达到较高的热导率，又能有效的降低成本，同时保障填料与基体材料的混溶性。

审核编辑 黄宇