氧化铝导热填料：热界面材料应用航空航天领域

随着通信技术与电子科技等行业的迅猛发展,散热问题在集成电子器件、发光二极管、能量转换和存储、航空航天和军事等领域逐渐凸显,高性能导热材料的也越来越引起人们的关注。为了满足更多领域的需求,材料在具备高导热能力的同时，往往还要求兼备易加工、电绝缘性以及机械性良好等特性。在航空航天领域，导热界面材料主要用于填充设备安装面与安装板、电子器件与安装面之间的间隙，使两界面之间的接触形式由点接触变成面接触，以提升界面接触换热率。基于安全性考虑，航天用导热界面材料不仅需要高导热，还需要电绝缘性好、化学性能稳定、低出油率、无毒、无味、无腐蚀性等。常用的导热界面材料有导热硅脂和导热硅橡胶等。

导热硅脂/导热硅橡胶是以硅油/硅橡胶为基体、导热粉体为填料，并添加功能助剂，经混合研磨而成的膏状/片状混合材料。提高导热界面材料导热性能的方法通常有两种: 一是改变聚合物材料的分子/分子链接结构，合成具有高度结晶体或高度取向的本体聚合物材料，但采用这种方法制备高导热材料的工艺复杂，成本高; 二是向聚合物基体中添加高导热粉体，通过提高粉体和聚合物的界面相容性，使其形成连续的导热网络，从而提高材料的导热特性。常用的高导热粉体有碳材料( 碳纳米管、石墨烯等) 、陶瓷材料( 氧化铝、氧化锌、氧化镁、氮化铝、六方氮化硼等) 及金属材料( 银、铜等) 。为了获得更优异的导热性能和加工性，常常利用不同粉体粒径颗粒的协同效应，在导热硅脂、导热硅橡胶内部构筑致密的导热网络，并对导热粉体进行表面处理提高填料与基体之间的相容性，不仅可以减小填料与基体之间的界面热阻，而且可以提升材料界面化学稳定性以及复合材料的加工性能，例如: 东超新材使用适量的硅烷偶联剂等处理氧化铝、氧化锌、氧化镁、氮化铝、氮化硼，或多种复合导热粉体，处理剂在填料粉体表面形成均匀包覆，可有效提高材料的导热性能，以及降低复合材料的加工粘度等。代表产品GD-S系列高性能有机硅系列产品，可实现1~12W/K*m，具有低比重、低挥发、耐高温、低介电等优势；DCS-E系列环氧灌封胶用导热阻燃粉体、DCS-U系列聚氨酯灌封胶用导热粉体，导热率可实现0.8~4.0W/K*m，如DCS-1500U、DCS-2000U、DCS-3000U成功在国内外知名胶厂获得成功应用，满足对5G热界面材料、电子电器通讯材料、新能源汽车电池胶粘剂物理及机械性能要求，且其低比重特点，进一步为同行业产品向轻量化、高性能方向发展提供强大技术支撑，获得行业高度赞许。
导热橡胶(垫片)在电子电器、军工及航空航天等领域精密要求导热材料还需具备缓冲、减震吸音、易安装可重复使用等特性,因而制备低填料负载量的导热橡胶复合导热材料非常重要。
导热膏(硅脂)导热膏是市面上应用最广泛的的一种导热材料,膏状形式的自适应性较强,与各个基材均具有较好的润湿性,可以有效的填充高功率的发热元器件与散热器之间的各种缝隙。其耐高温、耐老化和防水特性良好,成本低,商业价值极高。但是长时间极限温度下使用容易造成硅油泄露,从而丧失表面润湿性,导致导热能力失效,甚至会引发器件的短路。
相变材料相变材料的相变过程能将潜热进行贮存和释放,有效防止因热量的聚集和散失而发生的骤冷和过热现象,减缓器件的老化速率,石蜡基复合材料是相变材料中应用最广的一类,其中 BNNS/石蜡复合材料具有高导热性、价廉、无毒、高相变焓等优点。
导热气凝胶/泡沫骨架气凝胶由于连续的骨架结构、高孔隙率及低孔隙尺寸而具备一系列独特的物理化学性质,其连续的导热骨架为低填料填充量下实现高热导率提供了新思路。
其它导热材料除上述聚合物基氮化硼纳米导热复合材料类型外,基于 BNNS的导热胶黏剂、导热涂料、导热硅胶布和导热泥等因也具有优异的导热性,对解决5G 散热问题同样具有重要价值。

审核编辑黄宇