中国粉体网讯 随着科技的进步，各个行业正在经历快速的技术迭代。然而，散热问题似乎已经成为了制约很多行业发展的“短板”。
在电子产品行业，随着电子产品在小型化、集成化和便携性方面的快速发展，集成电路的功率密度不断提高，电子元件已经达到微纳米级尺度。这使得现代电子设备能够在更小的尺寸内实现更多功能的同时，也会因为电子元件体积的减小而导致散热面积的减少，半导体内部负载会使其短时间内积累大量的热量，造成电子器件因热机械应力引起故障，产生不可逆的损伤，降低电子元件的使用寿命。
LED行业，LED灯由于具有使用寿命长、质量体积小、发光效率高和能耗低等特点的光源被大力发展，迫切地需要一种具有绝缘且导热性能良好的材料来替代传统铝基材料的LED灯散热底座和外壳。
在监控行业中，由于摄像头等机器需要长时间的开启，机器内部会持续发热，导致机器内部累积了大量的热量，影响了机器的安全和使用寿命。为此，需要良好的导热材料来提升机器的散热性能。
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01.高分子+填料，散热难题迎刃而解
为了解决散热问题，许多学者们经过了大量地探究，导热高分子材料被发展而来用于改善系统的散热能力。
按照高分子材料制备工艺将导热高分子分为本征型导热高分子和填充型导热高分子。填充型导热高分子材料则是采取向高分子基质中填充具有导热性能的填料的方式来制备出导热高分子复合材料，填充型导热高分子材料制备方法简单，容易加工，成本相比本征型导热高分子材料而言更加低廉，适用于工业化生产。
部分高分子导热系数
图片来源：河北鑫滔新材料科技有限公司
对填充型导热高分子材料而言，导热填料的选择是影响其导热性能的主要因素。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。
其中陶瓷填料具有极高本征热导率及良好绝缘性能从而备受关注。
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。其中氮化硼因结构类似于石墨的层状结构，在片层方向上的导热系数很高，因此氮化硼整体导热性能较好。另外氮化硼还具有绝缘性好、热膨胀系数低以及化学性质稳定等优点。氮化铝也具有极高的导热性能及绝缘性能，但是，这两种氮化物材料成本较高。氧化铝相对于氮化物的导热性能较低，但成本不高，应用最为广泛。此外，氧化铝硬度高，易造成混炼机、成型机等设备的磨损。
图片来源：镁熙生物
氧化镁的导热系数虽然比氮化物要低，但比氧化铝要高，为36Ｗ／（ｍＫ），而且成本较低。此外，氧化镁粉体的添加对产品白度的影响较小，应用于透明塑料中亦不影响透光度，对光有特殊的物理折射性，因此氧化镁粉体具备成为导热填料的潜力。尤其是球形氧化镁，由于球形结构的各向同性，球形氧化镁提高复合材料的导热性能效果，相比于棒状或片状结构来讲效果更好。
02.棘手的问题：吸潮性
然而，氧化镁作为导热填料在使用时会面临一个棘手的问题：它具有一定的吸潮性，长期暴露在空中，会逐渐吸收CO2和H2O。因此需要对其表面改性进一步提高其耐湿性。此外，无机颗粒本身和高分子基体间的界面结合能力较差，颗粒易在高分子基体中聚集在一起，难以有效地均匀分布在基体中，所以对填料颗粒表面进行适当的改性还能改善填料和基体间的界面结合状况，进而提高复合材料的热导率。
江苏联瑞新材料股份有限公司公开了一项专利“一种包覆球形氧化镁粉末的制备方法”，所述方法先将氧化镁与偶联剂混合均匀，得到一次改性的氧化镁粉体，再与水溶性表面处理剂混合，得到二次改性的氧化镁粉体，然后加入水中制成浆料，并通过喷雾干燥，制成D50为10~150μm的球形氧化镁团聚体，最后采用火焰熔融法进行球形化，得到球形氧化镁粉末。该发明采用不同的改性剂依次对氧化镁粉末进行包覆，在制浆过程中可有效抑制其水解反应的发生，降低球化过程中的热损耗，获得了高球形度和高耐湿性的球形氧化镁产品。
河北镁神科技股份有限公司公开了一项专利“一种导热塑料专用氧化镁粉体的制备方法”，所述方法为在硫酸镁与碳酸钠或碳酸钾反应过程中加入晶型控制剂调控碳酸镁的形貌为类球形，通过水热处理和煅烧获得粒径不同的类球形氧化镁粉体，将两者在高速搅拌机中按照一定比例混合后进行表面改性处理，获得导热塑料专用氧化镁粉体。该发明得到的类球形氧化镁，在塑料中分散性好、添加量大，塑料导热性能得到明显改善。所用表面改性剂为有机硅改性的聚丙烯酸酯乳液、环氧树脂改性的聚丙烯酸酯乳液中的一种或两种混合物。
参考来源：
[1]国家知识产权局
[2]谢凯欣.氧化镁粉体的制备及其在导热材料中的应用
[3]胡晓伟等.导热胶导热性能的研究进展与探讨
[4]李慧芳.球形氧化镁的制备及其在导热材料的应用
[5]李家祥.氧化镁粉体的制备及其在导热绝缘复合材料中的性能研究
（中国粉体网/山川）
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