2024-11-27
影響復合材料導熱性能的因素有聚合物的結構，填料的種類、形貌、粒徑、填充量以及填料和聚合物基體的相容性等。通常情況下，聚合物基體的固有熱導率都比較低(約為0.2 W·m-1·K-1)，因此，提高復合材料的導熱率大多從填料的角度出發(fā)。
填料的種類不同，導熱能力也不同。金屬填料主要通過電子導熱，固有熱導率較高，而非金屬填料主要依靠聲子進行熱傳導，其熱能擴散速率主要取決于鄰近原子或結合基團的振動，其固有導熱率較低。
導熱填料有球形、不規(guī)則形狀、纖維狀和片狀等各種形狀。與零維材料相比，具有超高長徑比的一維材料(例如，碳納米管、碳纖維等)和二維材料(例如，石墨烯、六方氮化硼和片狀氧化鋁等)可以在填料與填料之間形成較大的接觸面積，為聲子的傳遞提供了更廣闊的通路，降低了界面接觸熱阻，有利于體系中導熱網(wǎng)絡的構建。然而，由于球形填料在高填充時，不會導致黏度的急劇增加，在工業(yè)中應用最為廣泛。
填充量相同時，大粒徑填料填充的復合材料的導熱率比小粒徑填充的復合材料的導熱率高，這是因為大顆粒之間的界面接觸較少，界面熱阻較低。然而，粒徑也不能過大，否則，填料之間不能形成密堆積，不利于導熱通路的形成。目前，行業(yè)上多采用不同粒徑的填料搭配使用，以獲得較高的導熱率。
只有當填料的添加量達到一定值時，顆粒之間才能相互接觸，形成導熱通路。然而，高填充量會導致成本增加、質量增加和力學性能降低，這些都會降低電子設備使用性能。因此，我們需要研發(fā)高性能的復合材料，在低填充量的前提下，實現(xiàn)高導熱，以滿足現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的需要。
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