想在5G导热界面材料市场领先，这个材料的选择很关键

上次，小编在《5G为导热材料带来的新机遇》中提到5G时代对导热界面材料提出更高的要求，如高导热系数、稳定性好等，如何能满足这些要求？导热粉体的作用不可小觑。

导热粉体在高导热界面材料中占90%以上，决定了导热界面材料的性能。然而单一粒径粉体或简单粉体搭配并不能满足5G时代高性能导热界面材料的需求。那么如何选择导热粉体呢？

粉体的粒径大小

粉体粒径大小对导热界面材料的导热率有一定影响。理论上，大粒径的粉体比小粒径的更易获得较高导热系数。因为大粒子更容易互相接触，从而形成导热通路，增加热导率。而小粒径粉体与基材接触的表面积更大，故受到的传热阻力也更大，所以导热率略差于大粒径的。

然而单纯说粒径越大材料的导热率越大是不合理的，还与粉体的添加量有关系。因为在填充份数较小的情况下，小粒径粉体其实已经形成紧密接触了，所以小粒径的粉体较大粒径的导热率大。

而填充量超过一定值时，小粒径粉体体系的导热率随着添加量的增加，其增长速度变慢甚至可能出现导热率降低的风险，而此时大粒径粉体体系的导热率增加迅速，导热率相较于小粒径的更占优势。

因此可以综合大小粒径粉体在不同填充量下的优势差异，通过合理的粒径搭配，使粉体在高分子材料中形成更多的导热网络，有利于获得高导热的材料。

粉体的添加量

在较低粉体填充量下，采用高导热率与低导热率粉体对高分子材料的热导率影响甚微，主要原因为粉体用量过少，其完全被基体包裹，粉体颗粒之间不能形成真正的接触和相互作用，热阻较大，对导热性能的提高几乎没有作用。

只有当导热粉体的填充量达到某一临界值时，颗粒之间才能相互作用，体系中才能形成类似网状或链状的导热网络，从而提高基体的导热系数。

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粉体的形貌

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。

粉体的表面处理

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粉体的表面处理对于降低界面热阻，提高导热率有一定影响。无机粉体颗粒与有机基体界面相容性差，颗粒在基体中很容易聚集成团，难以有效分散。此外，由于无机粉体与有机基体的表面张力差异使得粒子表面很难被基体润湿，导致二者界面处存在空隙，使复合材料的界面热阻提高。

故必须对导热粉体进行表面处理，以改善与基体的界面结合情况。尤其是纳米粉体，如不能有效对其表面进行改性，则无法将其均匀分散至高分子基体中。

粉体的复合方式

粉体的复合方式主要有不同粒径同种粉体之间的复合搭配，不同粉体之间的复合搭配，不同粒径不同粉体，甚至是多形貌多粉体多粒径的复合搭配。

采用不同粒径的粉体混合搭配，或不同形貌粉体复合搭配比单一粉体更能提高材料的导热率，这是由于大小颗粒混杂填充可使不同粒径颗粒、不同形貌的粉体形成致密堆积，相互接触几率增大，可实现较高填充量，而且能改善体系加工性能。

对于多粉体搭配时，需要综合考虑粉体性能的局限性，如氮化铝导热率高但是易水解，氧化锌绝缘性佳但导热率相对较低等，需要克服各种材料的使用缺陷，根据实际应用选择合适的材料搭配。

从上文看来，选择一款性能优异的导热粉体并非易事，需要综合多方面进行考量。而导热粉体又是制备5G导热界面材料的关键性材料，因此想走在导热材料市场前端，导热粉体的选择非常关键。

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