非金屬高導熱材料導熱系數最全匯總
在我們日常生活中一提到導熱材料,多數的人都是第一時間想到金屬材料,因為大多數金屬材料都是熱的優(yōu)良導體。本文主要給讀者介紹的是目前主流的非高導熱金屬材料,特別是氧化物為主的各種非金屬導熱材料。目前使用的非金屬導熱材料最多的主要為氧化鋁、氧化硅、氧化鋅、氮化鋁、氮化硼、碳化硅、石墨等。在電子電路、導熱高分子材料行業(yè)尤其是以微米氧化鋁、硅微粉為主體,納米氧化鋁,氮化物做為高導熱領域的填充粉體;而氧化鋅大多做為導熱膏(導熱硅脂)填料用。
一下是部分非金屬材料的導熱系數列表(此表是相同條件下的測量指,同種材料不同環(huán)境下測試數值也會有所不同):
以下給大家列舉了幾種常用非金屬導熱材料的優(yōu)缺點簡介:
1、氮化鋁(AlN)
優(yōu)點:導熱系數非常高,熱膨脹系數小,是良好的耐熱導熱沖擊材料。目前大多被用作高溫結構件熱交換器材料。而單晶體導熱性能更可高達 275 W/m.K
缺點:價格昂貴,通常每公斤在千元以上。氮化鋁吸潮后會與水反應會水解AlN+3H20=Al(OH)3+NH3 ,水解產生的Al(OH)3會使導熱通路產生中斷,進而影響聲子的傳遞,因此做成制品后熱導率偏低。即使用硅烷偶聯劑進行表面處理,也不能保證100%填料表面被包覆。單純使用氮化鋁,雖然可以達到較高的熱導率,但體系粘度極具上升,嚴重限制了產品的應用領域。
(氮化鋁陶瓷散熱器)
2、氮化硼(BN)
優(yōu)點:導熱性能出眾,性質穩(wěn)定。BN不僅其結構而且其性能也與石墨極為相似,且自身潔白,所以俗稱:白石墨。硬度僅次于金剛石,是一種超硬材料。
缺點:價格較為高昂,市場價從幾百元到上千元(根據產品品質不同差別較大),雖然單純使用氮化硼可以達到較高的熱導率,但與氮化鋁類似,大量填充后體系粘度極具上升,嚴重限制了產品的應用領域。 聽說有國外廠商有生產球形BN,產品粒徑大,比表面積小,填充率高,不易增粘,價格極高。
3、碳化硅(SiC)
優(yōu)點:碳化硅(SiC)是用石英砂、石油焦(或煤焦)、木屑(生產綠色碳化硅時需要加食鹽)等原料通過電阻爐高溫冶煉而成??寡趸暂^好,化學性質穩(wěn)定。
缺點:合成過程中產生的碳及石墨難以去除,導致產品純度較低,電導率高,不適合電子用膠。密度大,在有機硅類膠中易沉淀分層,影響產品應用。環(huán)氧膠中較為適用。
(碳化硅)
4、α-氧化鋁 (針狀)
優(yōu)點:所有氧化鋁中最穩(wěn)定的物相。 晶體粒度分布均勻、純度高、高分散。其比表面低,具有耐高溫的惰性。價格實惠。
缺點:添加量低,在液體硅膠中,普通針狀氧化鋁的最大添加量一般為300份左右,所得產品導熱率有限。
5、α-氧化鋁(球形)
優(yōu)點:填充量大,在液體硅膠中,球形氧化鋁最大可添加到600~800份,所得制品導熱率高。
缺點:價格較貴,但低于氮化硼和氮化鋁。
6、氧化鋅(ZnO)
優(yōu)點:粒徑及均勻性很好,適合作為生產導熱硅脂的原料成分。
缺點:導熱性偏低,不適合生產高導熱產品;質輕,增粘性較強,不適合灌封。
(氧化鋅)
7、石英粉(結晶型)
優(yōu)點:密度大,適合灌封;價格低,適合大量填充,降低成本。
缺點:導熱性偏低,不適合生產高導熱產品。密度較高,可能產生分層。
通過上述的詳細講述,大家應該知道不同填料有各自特點,選擇填料時應充分利用各填料的優(yōu)點,采用幾種填料進行混合使用,發(fā)揮協(xié)同作用,既能達到較高的熱導率,又能有效的降低成本,同時保障填料與高分子的混溶性。
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