随著(zhe)電子工業的發(fā)展，電子元件、集成(chéng)電路趨于密集化，小型化，要保證電子器件的可靠運行，良好(hǎo)的散熱性是必不可少的。

但是，電子器件與散熱裝置因其表面(miàn)的凹凸不平，在界面(miàn)間形成(chéng)了一個空氣層，使得接觸熱阻增大，最終使電子器件的熱量不能(néng)高效傳遞給散熱裝置實現散熱。

導熱矽膠因具有好(hǎo)的粘性、柔韌性、良好(hǎo)的壓縮性能(néng)以及具有優良的熱傳導率，常用來作爲通訊設備、計算機等電器Ic基闆的散熱填充材料。

無機非金屬粉體填料因其良好(hǎo)的絕緣性能(néng)，通常用于導熱絕緣矽橡膠作導熱媒介。

最爲常見的無機非金屬導熱絕緣粉體填料有氮化鋁，氧化鋁，氧化鋅，氧化铍，氧化矽，碳化矽，氮化硼等。

其中氧化鋁不但具有良好(hǎo)的絕緣性能(néng)，而且其導熱率也不低(常溫導熱率爲30W/m·K)，已經(jīng)在高壓，特高壓開(kāi)關電器領域絕緣制品中得到大量使用。

氧化鋁來源廣泛，價格相對(duì)較低，在矽膠中填充量大，具有較高的性價比，因此作爲目前高導熱絕緣矽膠材料中的主要導熱絕緣填料。

氧化鋁在導熱矽膠中的導熱機理

物質中的熱能(néng)常以振動能(néng)的形式傳遞,即物質内部微觀粒子通過(guò)相互碰撞，實現熱能(néng)的傳遞。

對(duì)于金屬材料，其熱傳導靠自由電子的運動進(jìn)行導熱。由于自由電子的質量輕，不受束縛，此使得金屬材料導熱的同時(shí)也能(néng)導電。

而氧化鋁填料的導熱主要依靠聲子的振動，通過(guò)晶體的非線性熱振動而實現導熱。

矽膠作爲高分子材料，是由不對(duì)稱的極性鏈節所構成(chéng)，整個分子鏈不能(néng)完全自由運動，隻能(néng)發(fā)生原子，基團或鏈節的振動，因此其導熱率很低，是熱的不良導體。

隻有通過(guò)填充高導熱系數的填料來增加材料的熱導率。

當加入的氧化鋁的量較少時(shí)，氧化鋁在矽膠基體中的分布近似以孤島形式出現，此時(shí)導熱率提高不大。

随著(zhe)氧化鋁添加量的增加，在矽膠基體中的分布越來越密集，顆粒之間會(huì)相互接觸，在複合材料中形成(chéng)局部的導熱鏈或導熱網；

若再增加氧化鋁的量，導熱鏈或導熱網會(huì)相互聯結和貫穿，在聚合物基體中形成(chéng)貫穿整個材料的導熱網絡，從而使填充複合材料的導熱性能(néng)顯著提高。

但是，填充量過(guò)大使導熱矽膠的性能(néng)變差，如其流動性和柔韌性因填料量的增大而變差。

氧化鋁填料性能(néng)對(duì)導熱矽膠性能(néng)影響

1、氧化鋁顆粒形貌對(duì)導熱矽膠性能(néng)影響

根據不同的燒成(chéng)控制，氧化鋁的晶體形貌可以呈現出蠕蟲狀、片狀、球形(類球形)等形貌，由于球型顆粒的氧化鋁表面(miàn)能(néng)小，填入基體中粘度小，更容易均勻分散于基體中，而且填充量相對(duì)于其他形狀的大，更有利于提高矽膠的導熱性，因此，當前在高導熱絕緣材料中填充的氧化鋁顆粒形貌主要以球形。

典型的類球形氧化鋁形貌如下：

制備球形氧化鋁通常有兩(liǎng)種(zhǒng)工藝，熔融法和高溫煅燒法。

其中熔融法是采用超過(guò)氧化鋁熔點的溫度，將(jiāng)氧化鋁多晶體熔融并收縮成(chéng)球形，其形貌球形度高。

而高溫煅燒法是通過(guò)低于熔點的溫度對(duì)氧化鋁顆粒煅燒，晶體發(fā)育生長(cháng)成(chéng)類球形。

對(duì)于前者，氧化鋁顆粒的球形度高，但因氧化鋁爲快速熔融，在晶體内部往往會(huì)形成(chéng)氣孔及空位等晶體缺，導緻顆粒的緻密度降低，從而降低其導熱率。

而後(hòu)者是長(cháng)時(shí)間的晶體生長(cháng)，其結晶發(fā)育完整，化學(xué)純度高，顆粒具有非常高的真比重，達到3.98g/cm3以上，因此顆粒的導熱率要比熔融法生産的球形氧化鋁高。

2、氧化鋁晶型對(duì)導熱矽膠性能(néng)影響

高熱導率的氧化鋁顆粒，其自身必須具有高的結晶程度和緻密度。α相氧化鋁爲六方結構，是氧化鋁多種(zhǒng)變體中最爲緻密的結構。研究表明α相越高的氧化鋁粉體，晶體完全呈現單晶的呈類球形顆粒，存在一定的晶面(miàn)，填充在到矽膠中時(shí)，顆粒和顆粒的接觸就(jiù)會(huì)出現一定的線接觸和面(miàn)接觸，因此可以大幅提高矽膠的導熱率。

3、氧化鋁純度對(duì)導熱矽膠性能(néng)影響

作爲絕緣導電填料的氧化鋁，其結構中化學(xué)結合的雜質會(huì)影響其最終晶體燒結的緻密度，不利于提高導熱性；另外雜質（如鈉離子）在疏松晶體結構中容易形成(chéng)導電離子，嚴重影響導熱絕緣矽膠的電氣性能(néng)，因此導電絕緣用的氧化鋁粉體一般要求小于0.1%。

4、氧化鋁粒度對(duì)導熱矽膠性能(néng)影響

研究發(fā)現小顆粒的填料容易被(bèi)矽膠包覆，導緻互相不接觸而産生熱阻；

而大粒子更容易互相接觸，從而形成(chéng)導熱通路，增加熱導率。

而且還(hái)得出一些規律：當填充相同填料量時(shí)，在填充份數較小的情況下，小粒徑填料氧化鋁較大粒徑的導熱率大，而填充量超過(guò)一定的值時(shí)，小粒徑填料比氧化鋁較大粒徑的導熱率小。

因此通過(guò)合理的氧化鋁粉體粒徑搭配，增大粉體的填充堆積密度，使氧化鋁粉體在矽橡膠中形成(chéng)更多的導熱網絡，是有利于提高矽橡膠的導熱性。

不同粒徑的氧化鋁對(duì)矽膠的導熱率的影響如下：

5、偶聯劑表面(miàn)處理對(duì)矽橡膠性能(néng)的影響

經(jīng)用偶聯劑改性的氧化鋁導熱粒子與矽膠的潤濕性好(hǎo)，可以祛除粒子與基體之間的空氣，使粒子與界面(miàn)具有較好(hǎo)的粘接性，從而提高矽膠的熱導率和力學(xué)性能(néng)。研究結果如下：

四、結束語

氧化鋁應用于矽膠絕緣導熱作填料，整個體系已屬于複合材料的範疇。從上分析看出影響矽膠導熱絕緣性能(néng)有氧化鋁粉自身質量因素，如粉體顆粒形貌，晶型，化學(xué)組成(chéng)等；同時(shí)還(hái)有粉體的應用因素，如偶合改性，顆粒級配，粉體在基體中的分散等，這(zhè)些都(dōu)在粉體生産時(shí)要充分認識到的，隻有兩(liǎng)者相互結合才能(néng)生産出優質的導熱絕緣粉體填料。由于筆者水平有限，若有錯誤的地方請多多指正。