片狀氧化鋁和球形氧化鋁在導(dǎo)熱應(yīng)用上有什么區(qū)別？

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蘇州陽池科技有限公司2025-04-05

氧化鋁因其能夠滿足導(dǎo)熱界面材料導(dǎo)熱的需求，同時具有制造成本低、應(yīng)用性價比高等優(yōu)勢，成為目前**常用的導(dǎo)熱填料。按照外觀形態(tài)可將氧化鋁填料分為片狀氧化鋁和球形氧化鋁兩大類。片狀氧化鋁具有特殊的二維片狀結(jié)構(gòu)(長徑比大于10:1)，粒徑通常在幾微米到幾十微米范圍內(nèi)，厚度約幾百納米，主要通過熔鹽法、溶膠凝膠法、球磨混合法等路線制備。以片狀氧化鋁為填料時，具有高長徑比的微米級氧化鋁片更容易在聚合物基體內(nèi)相互接觸形成有效導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)，可有效提高熱界面材料的熱導(dǎo)率。因此在相同氧化鋁填充量時，片狀氧化鋁填充的導(dǎo)熱硅膠墊片導(dǎo)熱性能要優(yōu)于球形氧化鋁填充的導(dǎo)熱硅膠墊片。此外也可對二維片狀氧化鋁進行結(jié)構(gòu)設(shè)計，通過真空輔助抽濾、熱壓、靜電紡絲等技術(shù)誘導(dǎo)二維片狀結(jié)構(gòu)層層有序組裝，在平面內(nèi)形成有效導(dǎo)熱通道，從而設(shè)計和開發(fā)出具有高平面內(nèi)熱導(dǎo)率的各向異性導(dǎo)熱材料，可應(yīng)用于大平板散熱等使用場景。但是由于片狀氧化鋁顆粒表面能較球形氧化鋁更大，表面流動性更差，同時片狀氧化鋁顆粒和顆粒之間的接觸和碰撞相比于球形氧化鋁更劇烈，使得片狀氧化鋁與聚合物組成的混合體系粘度會更高，導(dǎo)致硅膠導(dǎo)熱墊片柔韌性大幅下降。此外，相比于球形氧化鋁，制備過程中片狀氧化鋁在復(fù)合體系中更易發(fā)生沉降，均勻性明顯降低。因此，片狀氧化鋁作為導(dǎo)熱填料時對成型工藝要求更高，這也是其在導(dǎo)熱界面材料中應(yīng)用相對較少的主要原因。球形氧化鋁形貌呈現(xiàn)為規(guī)則球形結(jié)構(gòu)，粒徑通常在幾微米到幾十微米范圍內(nèi)，主要通過液相沉淀法、高溫等離子體法、噴霧熱解法等路線制備。市售球形氧化鋁粉體球化率和產(chǎn)率都比較高，粒徑也可根據(jù)具體使用場景進行定制化處理，綜合使用成本相對較偏低。以球形氧化鋁為填料時，顆粒的球形度越高，其表面能就越小，表面流動性也就越好，能夠與聚合物基體更加均勻的混合，混合體系流動性更好，成膜后制備得到的復(fù)合材料均勻性更好。所以用球形氧化鋁為導(dǎo)熱填料制備導(dǎo)熱硅膠墊片時，當(dāng)氧化鋁顆粒球形度越高時，其柔韌性也就越高，力學(xué)性能更好。因此相比于片狀氧化鋁，以球形氧化鋁為導(dǎo)熱填料制備得到的導(dǎo)熱界面材料柔韌性和機械性能更好。但是大尺寸球形氧化鋁顆粒在制備過程中容易在晶體內(nèi)部形成氣孔及空位等晶體缺陷，導(dǎo)致其導(dǎo)熱率降低。同時相比于高長徑比片狀氧化鋁，球形氧化鋁不容易在聚合物基體內(nèi)部形成導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)，因此在相同填料填充量下，球形氧化鋁填充的導(dǎo)熱硅膠墊片導(dǎo)熱性較差。