高分子材料是热的不良导体，这限制了它们在一些对散热有要求的应用场景中的使用。幸运的是，通过添加导热粉体可以有效地改善高分子材料的导热性能。以下是高分子材料常用的 8 种导热粉体。下图为常见的一些高分子材料的导热系数。

氧化铝（Al₂O₃）

氧化铝是一种应用广泛的导热粉体。它具有良好的绝缘性能，这使得它在电子、电气设备相关的高分子导热材料中备受青睐。氧化铝价格相对较为亲民，来源广泛。在制备导热高分子材料时，它可以在一定程度上提高材料的导热系数。

其导热机理主要是通过在高分子基体中形成导热通路。不过，针状氧化铝在液体硅胶中的添加量有限，而球形氧化铝虽然价格较贵些，但填充量较大，可以使制品获得更高的导热率。

氮化铝（AlN）

氮化铝的导热系数相当高，是提升高分子材料导热性能的优质选择。它在电子封装等对散热要求高的领域有着巨大潜力。但它也有一些缺点，比如价格昂贵，每公斤常常在千元以上。

而且氮化铝吸潮后会与水发生水解反应，产生的氢氧化铝会中断导热通路，影响声子传递，导致制品热导率降低。即使使用硅烷偶联剂进行表面处理，也难以完全保证填料表面被包覆，大量使用还会使体系粘度急剧上升，限制了其应用范围。

氮化硼（BN）

氮化硼拥有很高的导热系数，性质稳定。无论是在高温还是其他复杂环境下，都能表现出良好的导热性能。

在航空航天等高端领域的高分子导热材料应用中有着重要地位。不过，其高昂的价格是一大限制因素，并且大量填充时也会导致体系粘度大幅增加，对加工和应用领域产生一定限制。

碳化硅（SiC）

碳化硅的导热系数较高，能为高分子材料带来较好的导热性能提升。它在环氧胶中的应用效果较好。

但碳化硅在合成过程中容易残留碳和石墨杂质，导致产品纯度较低、电导率高，不太适合电子用胶。而且其密度较大，在有机硅类胶中易出现沉淀分层现象。

氧化镁（MgO）

氧化镁价格便宜，是一种成本效益较高的导热粉体。它可以在一定程度上提高高分子材料的导热性。

但氧化镁在空气中易吸潮，增粘性较强，不能大量填充。同时，它的耐酸性差，在酸性环境下容易被腐蚀，这在一定程度上限制了它的使用环境。

氧化锌（ZnO）

氧化锌粒径及均匀性好，特别适合生产导热硅脂。不过，它的导热性相对偏低，不太适合生产高导热产品。而且氧化锌质轻，增粘性较强，在灌封方面的应用受到限制。

碳纳米管

碳纳米管具有超高的导热系数，可高达 3000W/(m・K)。它在提升高分子材料导热性能方面有着独特的优势。

碳纳米管能够在较低的填充量下实现较好的导热效果，并且可以在高分子基体中形成高效的热传导通道。同时，它还可以赋予高分子材料一些其他的优异性能，比如在电学和力学性能方面的改善。

石墨烯

石墨烯是一种神奇的导热粉体，室温下热导率可高达 5000W・m⁻¹・K⁻¹。将其与高分子基体混合，可以显著提升材料的导热性能。通过一些特殊的工艺，如在强磁场下使石墨烯取向形成各向异性化结构，可以在较低的填充量下（如质量填充分数为 3%），使高分子材料（如 PDMS）的热导率比纯材料高出 174%，同时还能保持高分子材料良好的柔韧性和生物适应性。数据来自公开发表的信息。

总结

通过选择合适的导热粉体来制备高性能的导热高分子材料可满足航空航天、电子电器、汽车工业等众多领域日益增长的对散热和导热性能的需求，推动科技产品向着更高效、更稳定的方向发展。

文章来源：先进高分子材料信息

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