中国粉体网讯 随着电子工业的快速发展，电子元器件的几何尺寸越来越小和高度集成化，导致电子元器件内部产生的热量不能及时地散发出去，从而影响电子元器件的性能和使用寿命。此外，新能源汽车、AI等当今最火爆的行业也正面临致命的“散热”难题。
高分子材料，也称为聚合物材料，具有优良的电绝缘性能，易加工成型，成本低，质量轻和耐腐蚀性能良好等特点，故而在电子电器、新能源汽车等领域中得到了广泛的应用。通常来讲，绝大多数的高分子材料本身的导热性能较差，难以满足以上领域所需的散热要求。
高分子材料在20℃时的热导率
导热填料来帮忙
既然人造聚合物材料大多导热性能都很差，那么，要生产出具有良好热传导特性的材料，最常用的做法是采用高导热率的填料来填充聚合物。
常见的导热填充物质大致可以分为三类，第一类金属填料，第二类陶瓷填料和第三类碳填料。
部分填料的导热系数
金属颗粒、碳材料（如石墨烯，单壁/多壁碳纳米管等）虽然具有很高的本征热导率而有利于聚合物导热性能的提高，但这些填料往往在改变导热性能的同时也改变了聚合物的电气绝缘性能，如导致极高的电导率、较高的介电常数而不能应用于兼具高导热、优异绝缘性能的聚合物基复合材料。因此，绝缘领域更多关注的是具有极高本征热导率且良好绝缘性能的陶瓷填料。
在所有的陶瓷填料中，应用较多的是氮化硼、氧化铝和氮化铝。氮化硼和氮化铝的导热性能极为突出，但是价格昂贵。氧化铝相对于氮化硼和氮化铝导热性能较低，但成本低，所以应用最为广泛。氧化镁的导热系数虽然比氮化硼、氮化铝要低，但比氧化铝要高，为36W/（m·K），而且成本也不高，所以目前也逐渐成为了导热填料的主流方案之一。
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氧化镁填料，导热又阻燃
氧化镁，俗称为苦土、也被称作灯粉、镁砂、镁氧等，是一种在室温下为白色固态的离子性化合物，它的化学结构是MgO，没有气味，没有毒性，属于立方晶系，是典型的NaCl型晶体结构。在常压下，纯MgO熔点能够达到2852℃，沸点也很高在3600℃左右，在25℃下其相对密度为3.58g/cm3，且具有优良的导热性能。MgO极易溶于稀酸，不溶于水和无水乙醇。
氧化镁晶体结构
氧化镁产品种类繁多，其中具有特殊形貌的氧化镁粉体是近年来受到众多学者研究的一类材料，与传统不规则形态的氧化镁相比，具有特殊形貌的氧化镁因其特有的表面性质从而具备了特殊的应用。尤其是，较于一般的氧化镁来说，球形氧化镁的导热效果更好，经过加工后，能提升导热系数到40-60W/（m·K），导热率比球形氧化铝还要高，而且能将填充比例提升，因此有着更好的性价比。
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此外，将氧化镁添加到塑料中除了起到导热的作用，还可以起到阻燃的作用。一般塑料的阻燃性很低，很容易发生事故。比如在LED灯中，如果长时间使用LED灯，里面温度会很高，如果不能及时放出热量，那么就很容易发生意外。一般的阻燃剂有硼酸锌，氧化铝和氧化镁。硼酸锌的阻燃效果最好，已被大多数人接受，但是硼的储量不高，所以价格比较高，这无疑增加了制造成本，对于企业来讲是十分不利的。氧化铝和氧化镁来讲比较容易得到，但是就两种阻燃剂的阻燃效果来讲，球形氧化镁的阻燃效果更好，但是球形氧化镁的制备工艺相比球形氧化铝落后，所以现在氧化铝是被广泛使用的阻燃添加剂。但是球形氧化镁的高性能阻燃使业界十分看好它的前景。
图片如何制备球形氧化镁？方法多多！
水热法
水热法是以水为介质，在高温、高压、封闭的条件下进行反应，制备出一种新型的氧化镁先驱物，然后在高温下进行焙烧，获得球形氧化镁粉末。
水热法工艺流程
气溶胶辅助法
气溶胶辅助法是将原料溶液在气体或者加热等方式的辅助下，反应形成溶胶，然后热分解产生前驱体球形颗粒，这些颗粒经过煅烧后产生球形产物。
气溶胶辅助法工艺流程
沉淀法
沉淀法是将沉淀剂加入金属盐溶液中，使其在溶液中发生化学反应，缓慢释放结晶粒子，形成均匀沉淀的制备方法。
沉淀法工艺流程
溶胶-凝胶法
溶胶-凝胶法是一种将有机或无机盐作为起始材料，在有机介质（如乙醇）中进行溶胶-凝胶水解和缩合反应，形成凝胶，然后将其干燥和冷却，得到产品。
碳化法
碳化是往消化液中加入二氧化碳并通过抽滤分离杂质钙和有效提取镁。
碳化法工艺流程
氨法
氨法是以镁盐及氨水为原料，通过静态挥发实验得到球形前驱体，再经煅烧得到球形氧化镁产品。
氨法工艺流程
喷雾干燥法
喷雾干燥是一种通过高压气体将溶液分散成雾状液滴并通过热空气干燥来制备粉末的方法。
喷雾干燥法装置图
等离子体法
等离子体法是通过载气将粉体送入高温等离子体中，使其迅速吸收热量，并受到表面张力的影响，球的表面（或整个）融化并凝固为球状的液体，在进入冷却室后，突然降温使其凝固，得到球状的粉体。
等离子体法装置图
小结
总的来说，氧化镁是一种非常优秀的导热填料，可以显著提高聚合物复合材料的热导率。而且，通过改变氧化镁的形状和尺寸，我们可以进一步优化其导热性能，以满足不同场景下的应用需求，如球形氧化镁。这对于推动我国镁资源的高值化利用、提升电子产品、新能源汽车的安全运行都具有十分重要的意义。
（中国粉体网编辑整理/山川）
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