導(dǎo)熱高分子材料的應(yīng)用與研究探討

摘 要：處于新的時(shí)代背景之下，科技水平與日俱增，伴隨我們生活的世界的日新月異，導(dǎo)熱高分子材料的具體實(shí)踐已經(jīng)滲透進(jìn)入了電子技術(shù)方面。由于其具備完美處理微型電子設(shè)備散熱難題的能力，而被廣泛投入到使用當(dāng)中。這一因素保障了器件的使用壽命，確保在日常生活中工作人員以及使用者的人身安全。本文以此為出發(fā)點(diǎn)，面向高分子材料的導(dǎo)熱性加以細(xì)致解讀，分析現(xiàn)下導(dǎo)熱高分子材料的發(fā)展?fàn)顟B(tài)，同時(shí)，對(duì)其性能探析不同的研究目標(biāo)以及加以展望，以為今后的持續(xù)進(jìn)步奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：高分子導(dǎo)熱材料；基本原理；應(yīng)用

當(dāng)下，針對(duì)高分子導(dǎo)熱材料的劃分大致落實(shí)完全，同時(shí)這一領(lǐng)域的分支，諸如導(dǎo)熱材料還有導(dǎo)熱橡膠等技術(shù)均以驕人的速度實(shí)現(xiàn)著發(fā)展。其中，導(dǎo)熱橡膠與電子器件完美融合，給各類(lèi)器件營(yíng)造了相對(duì)完善的散熱環(huán)境，同時(shí)具備絕緣的性能還有降低震動(dòng)的效果。另一方面，導(dǎo)熱材料屬于金屬材料的替換物，于導(dǎo)熱電路板中大規(guī)模推廣。從前人們多用諸如金、銅以及鋁的金屬，還有金屬氧化物，同時(shí)也涉及像是石墨的新興材料。通過(guò)導(dǎo)電性有機(jī)物質(zhì)代替?zhèn)鹘y(tǒng)材料進(jìn)行填充，能夠在相容性、導(dǎo)熱性方面有所突破。

1 導(dǎo)熱高分子材料的劃分

1.1 導(dǎo)熱塑料

樹(shù)脂材料表現(xiàn)出突出的不良導(dǎo)熱性能，所以在導(dǎo)熱塑料的絕緣特點(diǎn)以及填充物表現(xiàn)出的絕緣性能二者間存在密不可分的關(guān)聯(lián)。常見(jiàn)的填充物涉及金屬氧化物還有金屬氮化物等。通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，于像是聚乙烯的塑料中添置硅酸鋁或者氧化鋁纖維，進(jìn)而構(gòu)成統(tǒng)一整體，這一復(fù)合物質(zhì)表現(xiàn)出的導(dǎo)熱性與填充量處于正相關(guān)的關(guān)聯(lián)。但是同樣存在一個(gè)限值，在填充35%的纖維后，統(tǒng)一整體的導(dǎo)熱性達(dá)到最優(yōu)。

1.2 導(dǎo)熱橡膠

導(dǎo)熱橡膠涵蓋結(jié)構(gòu)型以及填充型兩大類(lèi)，大部分探析是以填充型橡膠為著手點(diǎn)，像是于丁苯橡膠之內(nèi)添置氧化鋁也就獲得了填充型橡膠。然而另一類(lèi)型的分析明顯不足。以現(xiàn)有的分析成果為出發(fā)點(diǎn)能夠明確的是，當(dāng)處于填充水平一致的狀態(tài)下，涉及氧化鋁的顆粒規(guī)格能夠左右橡膠的導(dǎo)熱水平。

1.3 導(dǎo)熱膠粘劑

依照電絕緣性能夠把導(dǎo)熱粘膠劑劃分成絕緣類(lèi)型還有非絕緣類(lèi)型兩大類(lèi)。面向這一材料的具體實(shí)踐基本集中在半導(dǎo)體基片的連接、密封工作還有熱絕緣處理等。利用面向?qū)崽畛湮镞€有固化環(huán)節(jié)的提升工作的探討能夠搜尋到優(yōu)秀的導(dǎo)熱填充物，進(jìn)而面向?qū)嵋约敖^緣雙重效果研發(fā)適宜的粘結(jié)劑。

2 基本原理

2.1 導(dǎo)熱原理

不同的導(dǎo)熱材料表現(xiàn)出相異的導(dǎo)熱原理，之所以晶體可以導(dǎo)熱，源于原本規(guī)整狀態(tài)的晶體發(fā)生了振動(dòng)。而面向金屬晶體，其導(dǎo)熱的機(jī)制基本源于自由電子的隨機(jī)運(yùn)動(dòng)，而聲子僅起到了微不足道的效果。因?yàn)榉蔷w在分析環(huán)節(jié)時(shí)常被視為晶粒細(xì)微的晶體，而同樣能夠以聲子的角度加以解讀?？偠灾ル娮舆€有聲子能夠傳輸導(dǎo)熱作用以外，光子同樣具備這一效果。金屬因?yàn)榫邆浔姸嘧杂呻娮佣鴮?duì)照非金屬而言更凸顯出導(dǎo)熱率，另外，晶體具備的聲子使得非晶體在導(dǎo)熱率方面顯著低于非金屬。

高分子材料普遍被視為不良導(dǎo)熱體，在進(jìn)行材料的填充工作后能夠具備一定的導(dǎo)熱性。然而這種行為同時(shí)拉低了材料的強(qiáng)度。另外，填充物的分布狀況也左右了導(dǎo)熱性。

2.2 基本模型

現(xiàn)下面向?qū)嵩矸矫娴拇蟛糠帜Ｐ蛯儆诘突蛘咧械忍畛漕?lèi)型，而針對(duì)高填充或者超高填充的分析不足。Agariy面向這種空缺實(shí)施了深入的解讀，并得出了一定的有效結(jié)論。處于此類(lèi)理論模型之內(nèi)，能夠確認(rèn)于經(jīng)過(guò)填充的高分子復(fù)合物內(nèi)，倘若全部填充構(gòu)成的傳導(dǎo)部分還有復(fù)合物的傳導(dǎo)部分于熱流方面處于平行狀態(tài)，那么此時(shí)的熱導(dǎo)率達(dá)到頂峰。一旦以上兩塊對(duì)應(yīng)方向處于垂直狀態(tài)，那么此時(shí)的熱導(dǎo)率達(dá)到谷底。此類(lèi)模型既把握住粒子面向高分子復(fù)合材料的作用，同時(shí)默認(rèn)粒子保持均勻分散的情況。

3 高分子材料的優(yōu)化

3.1 挑取適宜的基本材料

材料的挑選將在很大程度上作用于導(dǎo)熱性能，因此這一方面表現(xiàn)出顯著的研究意義。刨去高分子材料表現(xiàn)出的顯著的導(dǎo)熱性，其同樣具備力學(xué)性能以及方便加工的特點(diǎn)。綜上所述能夠看出高分子材料具備了大規(guī)模填充的特點(diǎn)。達(dá)到上文提及的條件的高分子基體材料涉及：HDPE、PP等；而天然橡膠材料同樣能夠充當(dāng)基體物質(zhì)。一般實(shí)踐中通過(guò)硅膠類(lèi)膠粘劑充當(dāng)這一方面的基體物質(zhì)。

3.2 表面預(yù)處理工作的落實(shí)

將填充材料實(shí)施細(xì)微化可以顯著提高高分子材料的導(dǎo)熱水平，多種表面處理劑均能夠讓高分子物質(zhì)還有填充物響應(yīng)的性能發(fā)生積極的改變，同時(shí)也能夠顯著改變其導(dǎo)熱水平，另一方面也確保了其本身具備的力學(xué)性能不朝著不利方向發(fā)展。

3.3 挑取適當(dāng)?shù)墓に囀址?/p>

高分子物質(zhì)還有填充物質(zhì)雙方的融合手法，還有填充環(huán)節(jié)內(nèi)多類(lèi)試劑的投放次序均將左右高分子復(fù)合材料的多類(lèi)性質(zhì)。具備相異規(guī)格粒子填充物進(jìn)行混合使用時(shí)，填充材料發(fā)生的堆積水平處于頂峰狀態(tài)。多類(lèi)填充物進(jìn)行適當(dāng)比例的配合能夠發(fā)揮出更好的效果，比如讓材料表現(xiàn)出目標(biāo)黏度還有導(dǎo)熱性能。如果填充物能夠按照預(yù)想的粒徑分布，同樣將出現(xiàn)附加的效果。除此以外，從填充實(shí)施過(guò)程里有效把握氣溫、壓力還有時(shí)長(zhǎng)等因素能夠帶來(lái)一定有利影響。

4 結(jié)語(yǔ)

獲取預(yù)想狀態(tài)的高分子材料時(shí)，需要依照產(chǎn)品提出的條件挑取一定的基底材料還有填充物質(zhì)，同時(shí)面向填充物質(zhì)加以適當(dāng)?shù)奶幚?，?lái)引導(dǎo)填充物表現(xiàn)出人們需要的性能。導(dǎo)熱材料的誕生不僅豐富了高分子材料實(shí)踐的內(nèi)容，給技術(shù)的提升帶來(lái)了物質(zhì)前提，同時(shí)延伸了熱傳材料的分析范圍。除此以外，還應(yīng)該挑取適當(dāng)?shù)墓に嚵鞒?，以及面向工藝的持續(xù)改良，讓導(dǎo)熱高分子能夠表現(xiàn)出最佳的狀態(tài)?，F(xiàn)下基本的探索目標(biāo)涉及：面向已知的導(dǎo)熱填充物加以?xún)?yōu)化；分析本征導(dǎo)熱高分子，同時(shí)盡快引向具體應(yīng)用。上述均為這一領(lǐng)域相對(duì)復(fù)雜的方面。

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作者簡(jiǎn)介：邱小胖（1995），男，安徽蚌埠人，專(zhuān)業(yè)：高分子材料與工程。