隨著工(gong)業電子(zi)行(xing)業的發展，電子(zi)元件、集成電路(lu)趨(qu)于密集化(hua)、小(xiao)型(xing)化(hua)，“熱”已經(jing)成為電器(qi)的運行(xing)的頭等大敵。為了最大程度(du)避免因散熱不(bu)力導致的電器(qi)故障，一般會(hui)在電子(zi)產品(pin)的發熱體與散熱設(she)施之間的接觸面涂敷導熱硅膠以及導熱性硅膠(jiao)制品為輔助，那么它的作用你都了(le)解(jie)過嗎？

導熱(re)(re)硅膠是(shi)一(yi)種(zhong)具有一(yi)定(ding)的(de)(de)柔韌性、優良的(de)(de)絕緣性、壓縮(suo)性、表(biao)面天然的(de)(de)粘(zhan)性，專(zhuan)門為利用縫隙傳(chuan)遞(di)熱(re)(re)量(liang)的(de)(de)設(she)計方案生(sheng)產(chan)的(de)(de)產(chan)品(pin)。除了能(neng)填(tian)充縫隙，完成發(fa)熱(re)(re)部(bu)位與散熱(re)(re)部(bu)位間的(de)(de)熱(re)(re)傳(chuan)遞(di)，同(tong)時(shi)還起(qi)到(dao)絕緣、減(jian)震等作(zuo)用，滿(man)足設(she)備小型化及(ji)超薄化的(de)(de)設(she)計要求，且厚度適用范圍(wei)廣，因此作(zuo)為一(yi)種(zhong)極佳的(de)(de)導熱(re)(re)填(tian)充材料被廣泛應用于電(dian)子電(dian)器產(chan)品(pin)中。

不(bu)過普通硅(gui)膠(jiao)產品是熱(re)(re)的(de)不良導(dao)體，因此需要添(tian)加適合的(de)導(dao)熱(re)(re)填料(liao)以提高其(qi)導(dao)熱(re)(re)性能，而在無機非金屬導(dao)熱(re)(re)絕(jue)緣(yuan)粉體填料(liao)中(zhong)，氧化(hua)鋁不但(dan)具有(you)良好的(de)絕(jue)緣(yuan)性能，而且其(qi)導(dao)熱(re)(re)率(lv)也不低（常(chang)溫導(dao)熱(re)(re)率(lv)為(wei)30W/m·K），在種種優勢(shi)加持(chi)下成為(wei)了最(zui)為(wei)常(chang)用的(de)導(dao)熱(re)(re)填料(liao)之一。

說是(shi)導熱率不錯，實際上離“良好”還是很有些距離的（比(bi)如說氮化鋁(lv)的導熱(re)率為150W/m·K，是它的至少五倍），氧化鋁最出色的地方應該是在于它的性價比。為了不失去這種優勢，并同時提高氧化鋁的應用優勢，就得想方設法在原料不變的前提下提高硅膠的導熱性能。主要可選擇的方向有兩個，一是填料能在基體中形成導熱鏈或導熱網；二是提高氧化鋁填料自身導熱率。

一、導熱(re)網絡的形(xing)成

根據(ju)熱力學，導(dao)熱即熱能以振動能的(de)(de)形式(shi)傳(chuan)遞，即由(you)物質內部微觀粒子相互碰(peng)撞和傳(chuan)遞。由(you)于硅(gui)膠是由(you)不(bu)對稱的(de)(de)極(ji)性鏈節所構成(cheng)的(de)(de)高分(fen)子材料(liao)(liao)，整個(ge)分(fen)子鏈不(bu)能完(wan)全自(zi)由(you)運動，只(zhi)(zhi)能發生原(yuan)子、基團或鏈節的(de)(de)振動，因此(ci)導(dao)熱率很低，是熱的(de)(de)不(bu)良導(dao)體(ti)，只(zhi)(zhi)有通過填(tian)充高導(dao)熱性的(de)(de)填(tian)料(liao)(liao)增加材料(liao)(liao)的(de)(de)熱導(dao)率。

當(dang)加(jia)(jia)入的(de)(de)填(tian)(tian)(tian)料(liao)量較少(shao)時，填(tian)(tian)(tian)料(liao)在硅膠(jiao)(jiao)基(ji)體中的(de)(de)分布近似以孤島形(xing)式出現，此時導熱(re)率提高(gao)(gao)(gao)不(bu)大(da)。為了(le)提高(gao)(gao)(gao)導熱(re)絕緣硅膠(jiao)(jiao)的(de)(de)導熱(re)率，必須提高(gao)(gao)(gao)硅膠(jiao)(jiao)中填(tian)(tian)(tian)充(chong)氧(yang)(yang)化(hua)鋁的(de)(de)填(tian)(tian)(tian)充(chong)量，使氧(yang)(yang)化(hua)鋁顆(ke)粒在材料(liao)內部形(xing)成(cheng)導熱(re)通(tong)道。但是一味提高(gao)(gao)(gao)氧(yang)(yang)化(hua)鋁填(tian)(tian)(tian)充(chong)量，就(jiu)會(hui)對硅膠(jiao)(jiao)體系的(de)(de)工藝性能及產品(pin)的(de)(de)性能造成(cheng)影響(xiang)--一般來說，當(dang)氧(yang)(yang)化(hua)鋁填(tian)(tian)(tian)充(chong)到(dao)導熱(re)材料(liao)中，隨著填(tian)(tian)(tian)充(chong)量的(de)(de)增加(jia)(jia)，導熱(re)材料(liao)的(de)(de)拉伸強度和硬度逐漸(jian)提高(gao)(gao)(gao)，而材料(liao)的(de)(de)柔韌性逐漸(jian)變(bian)差，其斷裂伸長(chang)率不(bu)斷降低，這(zhe)是因為氧(yang)(yang)化(hua)鋁填(tian)(tian)(tian)充(chong)到(dao)高(gao)(gao)(gao)分子復合材料(liao)中，氧(yang)(yang)化(hua)鋁粉(fen)體對基(ji)體起到(dao)增強作用。

因(yin)此在(zai)制備高導(dao)熱(re)(re)(re)絕(jue)緣(yuan)(yuan)硅膠(jiao)材(cai)料(liao)(liao)(liao)時(shi)，不(bu)能單純依靠提(ti)高填(tian)充量來增加導(dao)熱(re)(re)(re)性(xing)能，因(yin)為導(dao)熱(re)(re)(re)絕(jue)緣(yuan)(yuan)硅膠(jiao)不(bu)但(dan)要(yao)求材(cai)料(liao)(liao)(liao)的導(dao)熱(re)(re)(re)性(xing)，而且對粘度、可壓(ya)縮性(xing)、柔韌性(xing)均有所(suo)要(yao)求。若想進一步提(ti)高導(dao)熱(re)(re)(re)硅膠(jiao)材(cai)料(liao)(liao)(liao)的導(dao)熱(re)(re)(re)率，就(jiu)得通過提(ti)高氧化鋁填(tian)料(liao)(liao)(liao)自身的性(xing)能來實現。此外，采(cai)用不(bu)同粒徑(jing)、不(bu)同形狀的導(dao)熱(re)(re)(re)填(tian)料(liao)(liao)(liao)和不(bu)同種類的導(dao)熱(re)(re)(re)填(tian)料(liao)(liao)(liao)復配填(tian)充，也可以發揮各種填(tian)料(liao)(liao)(liao)的特點，提(ti)高材(cai)料(liao)(liao)(liao)的熱(re)(re)(re)導(dao)率，并(bing)降(jiang)低成本(ben)。

對于導(dao)熱硅(gui)膠來說，粘度、可壓縮性、柔韌性同(tong)樣很重要

二、提高氧化鋁(lv)自身導熱率(lv)

若(ruo)要提(ti)高氧(yang)化鋁自(zi)身的導熱(re)率，必須提(ti)高晶體的結晶程度和致(zhi)密度，因(yin)此氧(yang)化鋁填料必須具(ju)有高的α相(xiang)含量，這(zhe)是因為(wei)α相氧化鋁為(wei)六方結(jie)構，是氧化鋁變體中最為(wei)致(zhi)密的結(jie)構。此(ci)外，α相納(na)米氧化鋁還具有(you)高(gao)硬度、高(gao)強度、耐熱、耐腐蝕等特(te)性，其制備(bei)有(you)多種(zhong)工藝(yi)路線(xian)，主要(yao)采用的有(you)以下幾種(zhong)：

1.化學熱(re)解(jie)法

化學熱(re)解(jie)法(fa)(fa)要包(bao)括銨明礬熱(re)解(jie)法(fa)(fa)、碳酸鋁銨熱(re)解(jie)法(fa)(fa)和噴(pen)霧熱(re)解(jie)法(fa)(fa)3種。

①銨明礬(fan)熱解法是用(yong)硫酸鋁(lv)銨溶液與硫酸銨反應，制得銨明礬(fan)，再(zai)加熱分(fen)解成納米(mi)氧化(hua)鋁(lv)，此法工藝(yi)簡單，但生(sheng)產周期長，難(nan)實現(xian)規模化(hua)；

②銨(an)明(ming)礬(fan)熱解(jie)法改進后形(xing)成了碳(tan)酸鋁銨(an)熱解(jie)法，目前已見報(bao)道的是(shi)將銨(an)明(ming)礬(fan)與碳(tan)酸氫(qing)銨(an)反應(ying)制得銨(an)片(pian)鈉鋁石前驅沉淀，然后經1200℃灼燒，可制得粒徑為15nm的氧(yang)化鋁粉體(ti)；

③噴霧熱解(jie)法是將金(jin)屬鹽(yan)溶(rong)液以(yi)霧狀噴入高溫氣氛中(zhong)，使(shi)其中(zhong)的水分蒸發，金(jin)屬鹽(yan)發生熱分解(jie)，析出(chu)固相(xiang)，直(zhi)接制備出(chu)納(na)米氧化鋁陶瓷(ci)粉。

2.非晶態晶化法(fa)

此(ci)法(fa)主要是使非晶態的(de)(de)化合物經退火處理后晶化。這(zhe)種方(fang)法(fa)可生產出成分(fen)準確的(de)(de)納(na)(na)米材(cai)料，且不(bu)需經過成型處理，由非晶態可直接制備出納(na)(na)米氧化鋁(lv)。這(zhe)種方(fang)法(fa)生產的(de)(de)納(na)(na)米結構材(cai)料的(de)(de)塑性對(dui)晶粒(li)的(de)(de)粒(li)徑(jing)十分(fen)敏感。只有粒(li)徑(jing)較小(xiao)(xiao)時(shi)，塑性較好，否(fou)則材(cai)料變得很脆。此(ci)方(fang)法(fa)法(fa)設(she)備工藝(yi)簡單，產率(lv)高，成本低，環境(jing)污染小(xiao)(xiao)，但產品粒(li)度分(fen)布不(bu)均(jun)，易(yi)團聚。

3.溶膠-凝膠法

該法在氧化物納(na)米粉(fen)制(zhi)備中(zhong)應用較(jiao)多。其化學過(guo)程是(shi)(shi)將原料經水解(jie)反應生成(cheng)活性單體，再聚(ju)合成(cheng)溶(rong)(rong)膠，進而(er)生成(cheng)具有(you)一定結構(gou)的凝(ning)膠，最后經干燥和熱處理得納(na)米粒子(zi)。整個(ge)反應是(shi)(shi)：分(fen)子(zi)態(tai)-聚(ju)合體-溶(rong)(rong)膠-凝(ning)膠-晶態(tai)（或(huo)非晶態(tai)）的過(guo)程。

溶膠凝膠法反(fan)應溫(wen)度低，產(chan)品晶型、粒度可控，且粒子均勻度高，純度高，反(fan)應過(guo)程易于控制，副(fu)反(fan)應少(shao)，但產(chan)品團聚(ju)問題顯(xian)著，且以有機(ji)物為原料時毒性大，價(jia)格(ge)高。

4.液(ye)相沉淀法

液(ye)相沉(chen)(chen)淀(dian)(dian)(dian)法(fa)(fa)是在溶(rong)液(ye)的(de)狀態下(xia)，通過化學(xue)反應使原料中的(de)有效成(cheng)分(fen)(fen)生成(cheng)沉(chen)(chen)淀(dian)(dian)(dian)，再經過濾、洗滌、干(gan)燥、熱(re)分(fen)(fen)解(jie)制備納米粒子。它包括(kuo)直(zhi)接沉(chen)(chen)淀(dian)(dian)(dian)法(fa)(fa)、共沉(chen)(chen)淀(dian)(dian)(dian)法(fa)(fa)和均勻(yun)沉(chen)(chen)淀(dian)(dian)(dian)法(fa)(fa)。

①直(zhi)接沉淀法是(shi)通過沉淀反應從溶液中制(zhi)備納米(mi)粒子；

②共沉淀法是把(ba)沉淀劑加入到混(hun)合后的(de)金屬鹽溶液中(zhong)，使各組份混(hun)合沉淀，再經加熱分解得(de)到超微粒子(zi)；

③均勻(yun)沉(chen)淀法(fa)是以易緩慢水解(jie)的物質為沉(chen)淀劑(ji)，利用水解(jie)速率控制(zhi)粒(li)子生長速度從而得到納米粒(li)子的方法(fa)。它可(ke)減少團聚，產品粒(li)度均勻(yun)，粒(li)徑分布(bu)窄，純(chun)度高。

沉淀法(fa)操作簡單，工(gong)藝流程短，成本(ben)低(di)，但(dan)反(fan)應易受溶(rong)液組分(fen)、濃度、溫度、時間等(deng)的控制，不易形成分(fen)散(san)粒子。但(dan)近年來，通過引(yin)入冷凍干燥(zao)、共沸干燥(zao)、超(chao)臨(lin)界干燥(zao)等(deng)工(gong)藝，有效(xiao)解決了硬團聚問題(ti)，能制得質量較高的納米粒子。

5.反膠團微乳法

該法是使互(hu)不(bu)相(xiang)(xiang)溶的兩種溶液(ye)中的一種以(yi)微(wei)小液(ye)滴(di)的形式（水相(xiang)(xiang)）分散于另一相(xiang)(xiang)中（油相(xiang)(xiang)）形成(cheng)微(wei)乳液(ye)（w/o型），用水相(xiang)(xiang)作為氧化(hua)(hua)物或氫氧化(hua)(hua)物生成(cheng)的微(wei)反應器，發(fa)生沉淀反應，再經洗滌、干燥、煅燒得到納米氧化(hua)(hua)鋁粉體(ti)。

反膠團微乳(ru)法操作簡單，可以通過改變(bian)原(yuan)料組分(fen)的(de)方式控制粒徑，而且(qie)粒徑分(fen)布窄，制出的(de)均勻多相無機化合物粉(fen)末對功能(neng)陶(tao)瓷材料的(de)生產有重要意義。但產品(pin)粒子過細，提高了后續分(fen)離過程(cheng)的(de)難度。

6.溶劑(ji)蒸(zheng)發法(fa)

該(gai)法(fa)先將金屬(shu)鹽溶(rong)液制成微小液滴(di)，將溶(rong)劑快速蒸發(fa)，溶(rong)質析出(chu)得納(na)米粒子。溶(rong)劑蒸發(fa)法(fa)又包括直接干燥法(fa)、噴霧干燥法(fa)及冷凍(dong)干燥法(fa)、超臨界干燥法(fa)等。

①干(gan)燥法效率酸低，質量差，應用受到(dao)了(le)限制(zhi)；

②噴霧干燥法以硝(xiao)酸鋁(lv)(lv)(lv)、碳酸鋁(lv)(lv)(lv)銨(an)為(wei)原料，操作簡(jian)單(dan)，但(dan)硝(xiao)酸鋁(lv)(lv)(lv)分解放出氮氧化物，可(ke)能會污染環境；

③冷凍干燥(zao)法產品均勻性好，但成本高；

④超臨界流體(ti)干燥技術以硝酸鋁為原料(liao)，在無機(ji)鹽(yan)-有機(ji)溶劑體(ti)系制得的氧化鋁粒徑小，孔徑大，密(mi)度低，表面能高，產品(pin)應用潛力巨大。

另外，氧(yang)化鋁形(xing)貌也(ye)對導熱(re)率有不同程度的影(ying)響。根據不同的燒成(cheng)控制，氧(yang)化鋁的晶(jing)體形(xing)貌可以(yi)(yi)呈現出蠕蟲狀、片狀、球形(xing)（類(lei)球形(xing)）等形(xing)貌，目前在高導熱(re)絕緣材(cai)料中填充(chong)的氧(yang)化鋁形(xing)貌主(zhu)要以(yi)(yi)球形(xing)（類(lei)球形(xing)）為主(zhu)。也(ye)有一些研究機構(gou)使用(yong)片狀氧(yang)化鋁制作高導熱(re)絕緣硅橡(xiang)膠復合材料。

類球形氧化(hua)鋁和片狀氧化(hua)鋁

總之，作為(wei)導熱絕緣(yuan)硅(gui)膠(jiao)用的(de)(de)填(tian)料氧化鋁，其晶(jing)體形貌、粒徑(jing)分(fen)布等都會對導熱絕緣(yuan)硅(gui)膠(jiao)材(cai)料的(de)(de)導熱率(lv)及產品(pin)性(xing)能有很大的(de)(de)影響。因此要(yao)想提高復(fu)合材(cai)料導熱性(xing)能，控制氧化鋁的(de)(de)性(xing)能指標是(shi)相當關鍵的(de)(de)工作。