随着電(diàn)子工(gōng)业的发展，電(diàn)子元件、集成電(diàn)路趋于密集化，小(xiǎo)型化，要保证電(diàn)子器件的可(kě)靠运行，良好的散热性是必不可(kě)少的。

但是，電(diàn)子器件与散热装(zhuāng)置因其表面的凹凸不平，在界面间形成了一个空气层，使得接触热阻增大，最终使電(diàn)子器件的热量不能(néng)高效传递给散热装(zhuāng)置实现散热。

导热硅胶因具(jù)有(yǒu)好的粘性、柔韧性、良好的压缩性能(néng)以及具(jù)有(yǒu)优良的热传导率，常用(yòng)来作(zuò)為(wèi)通讯设备、计算机等電(diàn)器Ic基板的散热填充材料。

无机非金属粉體(tǐ)填料因其良好的绝缘性能(néng)，通常用(yòng)于导热绝缘硅橡胶作(zuò)导热媒介。

最為(wèi)常见的无机非金属导热绝缘粉體(tǐ)填料有(yǒu)氮化铝，氧化铝，氧化锌，氧化铍，氧化硅，碳化硅，氮化硼等。

其中(zhōng)氧化铝不但具(jù)有(yǒu)良好的绝缘性能(néng)，而且其导热率也不低(常温导热率為(wèi)30W/m·K)，已经在高压，特高压开关電(diàn)器领域绝缘制品中(zhōng)得到大量使用(yòng)。

氧化铝来源广泛，价格相对较低，在硅胶中(zhōng)填充量大，具(jù)有(yǒu)较高的性价比，因此作(zuò)為(wèi)目前高导热绝缘硅胶材料中(zhōng)的主要导热绝缘填料。

氧化铝在导热硅胶中(zhōng)的导热机理(lǐ)

物(wù)质(zhì)中(zhōng)的热能(néng)常以振动能(néng)的形式传递,即物(wù)质(zhì)内部微观粒子通过相互碰撞，实现热能(néng)的传递。

对于金属材料，其热传导靠自由電(diàn)子的运动进行导热。由于自由電(diàn)子的质(zhì)量轻，不受束缚，此使得金属材料导热的同时也能(néng)导電(diàn)。

而氧化铝填料的导热主要依靠声子的振动，通过晶體(tǐ)的非線(xiàn)性热振动而实现导热。

硅胶作(zuò)為(wèi)高分(fēn)子材料，是由不对称的极性链节所构成，整个分(fēn)子链不能(néng)完全自由运动，只能(néng)发生原子，基团或链节的振动，因此其导热率很(hěn)低，是热的不良导體(tǐ)。

只有(yǒu)通过填充高导热系数的填料来增加材料的热导率。

当加入的氧化铝的量较少时，氧化铝在硅胶基體(tǐ)中(zhōng)的分(fēn)布近似以孤岛形式出现，此时导热率提高不大。

随着氧化铝添加量的增加，在硅胶基體(tǐ)中(zhōng)的分(fēn)布越来越密集，颗粒之间会相互接触，在复合材料中(zhōng)形成局部的导热链或导热网；

若再增加氧化铝的量，导热链或导热网会相互联结和贯穿，在聚合物(wù)基體(tǐ)中(zhōng)形成贯穿整个材料的导热网络，从而使填充复合材料的导热性能(néng)显著提高。

但是，填充量过大使导热硅胶的性能(néng)变差，如其流动性和柔韧性因填料量的增大而变差。

氧化铝填料性能(néng)对导热硅胶性能(néng)影响

1、氧化铝颗粒形貌对导热硅胶性能(néng)影响

根据不同的烧成控制，氧化铝的晶體(tǐ)形貌可(kě)以呈现出蠕虫状、片状、球形(类球形)等形貌，由于球型颗粒的氧化铝表面能(néng)小(xiǎo)，填入基體(tǐ)中(zhōng)粘度小(xiǎo)，更容易均匀分(fēn)散于基體(tǐ)中(zhōng)，而且填充量相对于其他(tā)形状的大，更有(yǒu)利于提高硅胶的导热性，因此，当前在高导热绝缘材料中(zhōng)填充的氧化铝颗粒形貌主要以球形。

典型的类球形氧化铝形貌如下：

制备球形氧化铝通常有(yǒu)两种工(gōng)艺，熔融法和高温煅烧法。

其中(zhōng)熔融法是采用(yòng)超过氧化铝熔点的温度，将氧化铝多(duō)晶體(tǐ)熔融并收缩成球形，其形貌球形度高。

而高温煅烧法是通过低于熔点的温度对氧化铝颗粒煅烧，晶體(tǐ)发育生長(cháng)成类球形。

对于前者，氧化铝颗粒的球形度高，但因氧化铝為(wèi)快速熔融，在晶體(tǐ)内部往往会形成气孔及空位等晶體(tǐ)缺，导致颗粒的致密度降低，从而降低其导热率。

而后者是長(cháng)时间的晶體(tǐ)生長(cháng)，其结晶发育完整，化學(xué)纯度高，颗粒具(jù)有(yǒu)非常高的真比重，达到3.98g/cm3以上，因此颗粒的导热率要比熔融法生产(chǎn)的球形氧化铝高。

2、氧化铝晶型对导热硅胶性能(néng)影响

高热导率的氧化铝颗粒，其自身必须具(jù)有(yǒu)高的结晶程度和致密度。α相氧化铝為(wèi)六方结构，是氧化铝多(duō)种变體(tǐ)中(zhōng)最為(wèi)致密的结构。研究表明α相越高的氧化铝粉體(tǐ)，晶體(tǐ)完全呈现单晶的呈类球形颗粒，存在一定的晶面，填充在到硅胶中(zhōng)时，颗粒和颗粒的接触就会出现一定的線(xiàn)接触和面接触，因此可(kě)以大幅提高硅胶的导热率。

3、氧化铝纯度对导热硅胶性能(néng)影响

作(zuò)為(wèi)绝缘导電(diàn)填料的氧化铝，其结构中(zhōng)化學(xué)结合的杂质(zhì)会影响其最终晶體(tǐ)烧结的致密度，不利于提高导热性；另外杂质(zhì)（如钠离子）在疏松晶體(tǐ)结构中(zhōng)容易形成导電(diàn)离子，严重影响导热绝缘硅胶的電(diàn)气性能(néng)，因此导電(diàn)绝缘用(yòng)的氧化铝粉體(tǐ)一般要求小(xiǎo)于0.1%。

4、氧化铝粒度对导热硅胶性能(néng)影响

研究发现小(xiǎo)颗粒的填料容易被硅胶包覆，导致互相不接触而产(chǎn)生热阻；

而大粒子更容易互相接触，从而形成导热通路，增加热导率。

而且还得出一些规律：当填充相同填料量时，在填充份数较小(xiǎo)的情况下，小(xiǎo)粒径填料氧化铝较大粒径的导热率大，而填充量超过一定的值时，小(xiǎo)粒径填料比氧化铝较大粒径的导热率小(xiǎo)。

因此通过合理(lǐ)的氧化铝粉體(tǐ)粒径搭配，增大粉體(tǐ)的填充堆积密度，使氧化铝粉體(tǐ)在硅橡胶中(zhōng)形成更多(duō)的导热网络，是有(yǒu)利于提高硅橡胶的导热性。

不同粒径的氧化铝对硅胶的导热率的影响如下：

5、偶联剂表面处理(lǐ)对硅橡胶性能(néng)的影响

经用(yòng)偶联剂改性的氧化铝导热粒子与硅胶的润湿性好，可(kě)以祛除粒子与基體(tǐ)之间的空气，使粒子与界面具(jù)有(yǒu)较好的粘接性，从而提高硅胶的热导率和力學(xué)性能(néng)。研究结果如下：

四、结束语

氧化铝应用(yòng)于硅胶绝缘导热作(zuò)填料，整个體(tǐ)系已属于复合材料的范畴。从上分(fēn)析看出影响硅胶导热绝缘性能(néng)有(yǒu)氧化铝粉自身质(zhì)量因素，如粉體(tǐ)颗粒形貌，晶型，化學(xué)组成等；同时还有(yǒu)粉體(tǐ)的应用(yòng)因素，如偶合改性，颗粒级配，粉體(tǐ)在基體(tǐ)中(zhōng)的分(fēn)散等，这些都在粉體(tǐ)生产(chǎn)时要充分(fēn)认识到的，只有(yǒu)两者相互结合才能(néng)生产(chǎn)出优质(zhì)的导热绝缘粉體(tǐ)填料。由于筆(bǐ)者水平有(yǒu)限，若有(yǒu)错误的地方请多(duō)多(duō)指正。