在新能源汽车和半导体行业,导热胶是热管理系统的核心材料,对设备的散热效率和稳定性至关重要。了解导热胶性能的影响因素,对于工程师来说,是提升产品设计和整体性能的关键。下面,让我们一起来探讨这些影响因素。
一、导热填料的选择和比例
导热胶的热导率受填料种类和用量的直接影响。如果填料太少,它们会被胶粘剂完全包裹,填料粒子之间无法直接接触,导致胶粘剂成为热流的障碍,限制了热导率的提升。随着填料用量的增加,填料开始在基体中形成稳定的导热网络,热导率随之迅速提升。选择高热导率的填料也有助于提高胶粘剂的热导率。但是,如果填料的热导率过高,超过基体树脂的100倍,进一步提升热导率的效果就不明显了。
二、导热填料的尺寸和形状
在相同用量下,纳米填料比微米填料更能提升热导率。纳米填料由于量子效应,晶界增多,热导率相对更高。此外,纳米填料体积小、数量多,易于在基体中形成有效的导热网络。对于微米填料,大粒径的填料比表面积小,不易被胶粘剂包裹,因此更容易彼此连接,形成有效的导热通路,从而提高热导率。
三、导热填料的混合填充
与单一粒径的填料相比,混合不同粒径大小的同种填料,或者不同形态的填料,都能更有效地提升热导率。这是因为混合填充容易形成紧密堆积结构,而且高长径比的粒子能在球形颗粒间起到架桥作用,减小接触热阻,从而提高热导率。
四、导热填料的表面处理
无机填料与树脂基体之间的极性差异导致相容性差,填料容易在基体中聚集成团,不易分散。此外,无机粒子的表面张力大,不易被树脂基体润湿,导致界面存在空隙和缺陷,增大了界面热阻。通过对无机填料表面进行改性,可以改善其分散性,减少界面缺陷,增强界面粘接强度,减少声子在界面处的散射,增大声子的传播自由程,从而有助于提升热导率。
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