中國粉體網(wǎng)訊  導(dǎo)熱界面材料是一種用于集成電路封裝和電子元器件散熱的材料，主要是通過填補(bǔ)電子元器件與散熱器接合或接觸時產(chǎn)生的微空隙及表面凹凸不平的孔洞，降低電子元器件和散熱器之間的界面熱阻，提高電子元器件的散熱性能。

導(dǎo)熱界面材料通常是向聚合物基體添加高導(dǎo)熱填料制備成的一種聚合物復(fù)合材料，大多數(shù)的聚合物復(fù)合材料的熱導(dǎo)率較低，導(dǎo)熱性能的提高主要依賴于導(dǎo)熱填料。

目前，常見的導(dǎo)熱填料主要分為以下幾類：

（1）金屬材料：銀、銅和鋁等；

（2）碳類材料：石墨、金剛石、碳納米管、碳纖維和石墨烯等；

（3）陶瓷材料：氧化鋁（Al₂O₃）、氮化硼（BN）、氮化鋁（AlN）、氧化鎂（MgO）、和氧化鋅（ZnO）等。

由于陶瓷材料具有良好的絕緣性，是目前應(yīng)用最廣泛、研究最多的一類導(dǎo)熱填料。

當(dāng)采用陶瓷材料作填料時，有個問題出現(xiàn)了：

陶瓷填料是無機(jī)材料，無機(jī)填料與有機(jī)聚合物基體存在著界面相容性較差的問題，填料在基體中容易出現(xiàn)團(tuán)聚現(xiàn)象，難以均勻的分散在基體中。此外，由于無機(jī)導(dǎo)熱填料與聚合物基體之間存在一定的表面張力差異，聚合物難以將填料完全包覆，兩相之間會形成空隙，從而導(dǎo)致兩相之間界面的聲子散射增加，界面熱阻進(jìn)一步增加。

所以，導(dǎo)熱填料的表面改性是制備高導(dǎo)熱復(fù)合材料的關(guān)鍵一步。導(dǎo)熱填料的表面改性不僅能改善其在聚合物基體中的分散性，減少自身的團(tuán)聚現(xiàn)象，還能增強(qiáng)填料粒子與聚合物基體之間的作用力，增強(qiáng)導(dǎo)熱填料與基體的界面相容性，減少界面上的空隙，減小二者之間的界面散射熱阻，進(jìn)而提高復(fù)合材料的導(dǎo)熱與其他性能。 

很多表面改性劑已被用于改性填料表面以減少界面熱阻，包括表面活性劑、偶聯(lián)劑、有機(jī)硅烷和鈦酸鹽、功能聚合物和無機(jī)涂料等。

硅烷偶聯(lián)劑是常用于表面處理的方法之一。不同硅烷偶聯(lián)劑對無機(jī)顆粒進(jìn)行表面修飾可以有效地在無機(jī)顆粒表面引入不同基團(tuán)，如環(huán)氧基，氨基等。引入的基團(tuán)與聚合物基體間發(fā)生共價結(jié)合，使得無機(jī)顆粒與基體間有較為平滑的接觸界面，大大降低了界面接觸熱阻，從而提高復(fù)合材料的熱導(dǎo)率。需要注意的是，引入不同的基團(tuán)對其熱導(dǎo)率的改善效果也不盡相同，這是因?yàn)椴煌�基團(tuán)對不同基體的結(jié)合程度不同。

不同官能團(tuán)修飾后的Al₂O₃顆粒在基體中分散狀態(tài)：（a）環(huán)氧基修飾Al₂O₃，（ｂ）氨基修飾Al₂O₃，（ｃ）氧化石墨烯修飾Al₂O₃

同樣地，對無機(jī)顆粒進(jìn)行表面接枝，在其表面引入終端基團(tuán)同樣可以起到相同的效果。

除對導(dǎo)熱填料進(jìn)行表面修飾提高界面相容性外。還可以通過在填料周圍包裹其他材料來提高整個復(fù)合體系的導(dǎo)熱性能。該種方法往往形成一個核-殼結(jié)構(gòu)，在內(nèi)部的高導(dǎo)熱粒子特性與包裹層性質(zhì)的同時影響下，使復(fù)合材料具有更加優(yōu)異的物理化學(xué)性能。

[1]孟凡成.導(dǎo)熱界面材料的制備與性能研究

[2]施瑤.高導(dǎo)熱聚合物復(fù)合材料的制備與性能研究

[3]歐陽玉閣.球形氧化鋁粉體在陶瓷和導(dǎo)熱復(fù)合材料上的應(yīng)用研究

[4]杜伯學(xué)等.高導(dǎo)熱聚合物基復(fù)合材料研究進(jìn)展

（中國粉體網(wǎng)/山川）

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