随着電子(zǐ)工業的發展，電子(zǐ)元件、集成電路(lù)趨于密集化(huà)，小型化(huà)，要保證電子(zǐ)器(qì)件的可靠運行，良好(hǎo)(hǎo)的散熱性是必不可少的。

但(dàn)是，電子(zǐ)器(qì)件與散熱裝置因其表面的凹凸不平，在界面間形成了(le)一(yī)個空氣層，使得接觸熱阻增大，最終使電子(zǐ)器(qì)件的熱量不能(néng)高效傳遞給散熱裝置實現散熱。

導熱矽膠因具有好(hǎo)(hǎo)的粘性、柔韌性、良好(hǎo)(hǎo)的壓縮性能(néng)以及具有優良的熱傳導率，常用來作(zuò)爲通訊設備、計算(suàn)機等電器(qì)Ic基闆的散熱填充材料。

無機非金(jīn)屬粉體填料因其良好(hǎo)(hǎo)的絕緣性能(néng)，通常用于導熱絕緣矽橡膠作(zuò)導熱媒介。

最爲常見的無機非金(jīn)屬導熱絕緣粉體填料有氮化(huà)鋁，氧化(huà)鋁，氧化(huà)鋅，氧化(huà)铍，氧化(huà)矽，碳化(huà)矽，氮化(huà)硼等。

其中氧化(huà)鋁不但(dàn)具有良好(hǎo)(hǎo)的絕緣性能(néng)，而且其導熱率也(yě)不低(dī)(常溫導熱率爲30W/m·K)，已經在高壓，特高壓開關電器(qì)領域絕緣制品中得到大量使用。

氧化(huà)鋁來源廣泛，價格相對較低(dī)，在矽膠中填充量大，具有較高的性價比，因此作(zuò)爲目前高導熱絕緣矽膠材料中的主要導熱絕緣填料。

氧化(huà)鋁在導熱矽膠中的導熱機理(lǐ)

物質中的熱能(néng)常以振動能(néng)的形式傳遞,即物質内部微觀粒子(zǐ)通過相互碰撞，實現熱能(néng)的傳遞。

對于金(jīn)屬材料，其熱傳導靠自由電子(zǐ)的運動進行導熱。由于自由電子(zǐ)的質量輕，不受束縛，此使得金(jīn)屬材料導熱的同時也(yě)能(néng)導電。

而氧化(huà)鋁填料的導熱主要依靠聲子(zǐ)的振動，通過晶體的非線性熱振動而實現導熱。

矽膠作(zuò)爲高分(fēn)子(zǐ)材料，是由不對稱的極性鏈節所構成，整個分(fēn)子(zǐ)鏈不能(néng)完全自由運動，隻能(néng)發生(shēng)原子(zǐ)，基團或鏈節的振動，因此其導熱率很低(dī)，是熱的不良導體。

隻有通過填充高導熱系數的填料來增加材料的熱導率。

當加入的氧化(huà)鋁的量較少時，氧化(huà)鋁在矽膠基體中的分(fēn)布近似以孤島形式出現，此時導熱率提高不大。

随着氧化(huà)鋁添加量的增加，在矽膠基體中的分(fēn)布越來越密集，顆粒之間會相互接觸，在複合材料中形成局部的導熱鏈或導熱網；

若再增加氧化(huà)鋁的量，導熱鏈或導熱網會相互聯結和貫穿，在聚合物基體中形成貫穿整個材料的導熱網絡，從而使填充複合材料的導熱性能(néng)顯著提高。

但(dàn)是，填充量過大使導熱矽膠的性能(néng)變差，如(rú)其流動性和柔韌性因填料量的增大而變差。

氧化(huà)鋁填料性能(néng)對導熱矽膠性能(néng)影響

1、氧化(huà)鋁顆粒形貌對導熱矽膠性能(néng)影響

根據不同的燒成控制，氧化(huà)鋁的晶體形貌可以呈現出蠕蟲狀、片狀、球形(類球形)等形貌，由于球型顆粒的氧化(huà)鋁表面能(néng)小，填入基體中粘度小，更容易均勻分(fēn)散于基體中，而且填充量相對于其他形狀的大，更有利于提高矽膠的導熱性，因此，當前在高導熱絕緣材料中填充的氧化(huà)鋁顆粒形貌主要以球形。

典型的類球形氧化(huà)鋁形貌如(rú)下(xià)：

制備球形氧化(huà)鋁通常有兩種工藝，熔融法和高溫煅燒法。

其中熔融法是采用超過氧化(huà)鋁熔點的溫度，将氧化(huà)鋁多晶體熔融并收縮成球形，其形貌球形度高。

而高溫煅燒法是通過低(dī)于熔點的溫度對氧化(huà)鋁顆粒煅燒，晶體發育生(shēng)長成類球形。

對于前者，氧化(huà)鋁顆粒的球形度高，但(dàn)因氧化(huà)鋁爲快(kuài)速熔融，在晶體内部往往會形成氣孔及空位等晶體缺，導緻顆粒的緻密度降低(dī)，從而降低(dī)其導熱率。

而後者是長時間的晶體生(shēng)長，其結晶發育完整，化(huà)學純度高，顆粒具有非常高的真比重，達到3.98g/cm3以上(shàng)，因此顆粒的導熱率要比熔融法生(shēng)産的球形氧化(huà)鋁高。

2、氧化(huà)鋁晶型對導熱矽膠性能(néng)影響

高熱導率的氧化(huà)鋁顆粒，其自身(shēn)必須具有高的結晶程度和緻密度。α相氧化(huà)鋁爲六方結構，是氧化(huà)鋁多種變體中最爲緻密的結構。研究表明α相越高的氧化(huà)鋁粉體，晶體完全呈現單晶的呈類球形顆粒，存在一(yī)定的晶面，填充在到矽膠中時，顆粒和顆粒的接觸就(jiù)會出現一(yī)定的線接觸和面接觸，因此可以大幅提高矽膠的導熱率。

3、氧化(huà)鋁純度對導熱矽膠性能(néng)影響

作(zuò)爲絕緣導電填料的氧化(huà)鋁，其結構中化(huà)學結合的雜質會影響其最終晶體燒結的緻密度，不利于提高導熱性；另外雜質（如(rú)鈉離子(zǐ)）在疏松晶體結構中容易形成導電離子(zǐ)，嚴重影響導熱絕緣矽膠的電氣性能(néng)，因此導電絕緣用的氧化(huà)鋁粉體一(yī)般要求小于0.1%。

4、氧化(huà)鋁粒度對導熱矽膠性能(néng)影響

研究發現小顆粒的填料容易被矽膠包覆，導緻互相不接觸而産生(shēng)熱阻；

而大粒子(zǐ)更容易互相接觸，從而形成導熱通路(lù)，增加熱導率。

而且還得出一(yī)些(xiē)規律：當填充相同填料量時，在填充份數較小的情況下(xià)，小粒徑填料氧化(huà)鋁較大粒徑的導熱率大，而填充量超過一(yī)定的值時，小粒徑填料比氧化(huà)鋁較大粒徑的導熱率小。

因此通過合理(lǐ)的氧化(huà)鋁粉體粒徑搭配，增大粉體的填充堆積密度，使氧化(huà)鋁粉體在矽橡膠中形成更多的導熱網絡，是有利于提高矽橡膠的導熱性。

不同粒徑的氧化(huà)鋁對矽膠的導熱率的影響如(rú)下(xià)：

5、偶聯劑表面處理(lǐ)對矽橡膠性能(néng)的影響

經用偶聯劑改性的氧化(huà)鋁導熱粒子(zǐ)與矽膠的潤濕性好(hǎo)(hǎo)，可以祛除粒子(zǐ)與基體之間的空氣，使粒子(zǐ)與界面具有較好(hǎo)(hǎo)的粘接性，從而提高矽膠的熱導率和力學性能(néng)。研究結果如(rú)下(xià)：

四、結束語

氧化(huà)鋁應用于矽膠絕緣導熱作(zuò)填料，整個體系已屬于複合材料的範疇。從上(shàng)分(fēn)析看出影響矽膠導熱絕緣性能(néng)有氧化(huà)鋁粉自身(shēn)質量因素，如(rú)粉體顆粒形貌，晶型，化(huà)學組成等；同時還有粉體的應用因素，如(rú)偶合改性，顆粒級配，粉體在基體中的分(fēn)散等，這些(xiē)都在粉體生(shēng)産時要充分(fēn)認識到的，隻有兩者相互結合才能(néng)生(shēng)産出優質的導熱絕緣粉體填料。由于筆者水平有限，若有錯誤的地方請多多指正。