導熱高分子材料的應用與研究探討

摘 要：處于新的時代背景之下，科技水平與日俱增，伴隨我們生活的世界的日新月異，導熱高分子材料的具體實踐已經滲透進入了電子技術方面。由于其具備完美處理微型電子設備散熱難題的能力，而被廣泛投入到使用當中。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。本文以此為出發點，面向高分子材料的導熱性加以細致解讀，分析現下導熱高分子材料的發展狀態，同時，對其性能探析不同的研究目標以及加以展望，以為今后的持續進步奠定基礎。

關鍵詞：高分子導熱材料；基本原理；應用

當下，針對高分子導熱材料的劃分大致落實完全，同時這一領域的分支，諸如導熱材料還有導熱橡膠等技術均以驕人的速度實現著發展。其中，導熱橡膠與電子器件完美融合，給各類器件營造了相對完善的散熱環境，同時具備絕緣的性能還有降低震動的效果。另一方面，導熱材料屬于金屬材料的替換物，于導熱電路板中大規模推廣。從前人們多用諸如金、銅以及鋁的金屬，還有金屬氧化物，同時也涉及像是石墨的新興材料。通過導電性有機物質代替傳統材料進行填充，能夠在相容性、導熱性方面有所突破。

1 導熱高分子材料的劃分

1.1 導熱塑料

樹脂材料表現出突出的不良導熱性能，所以在導熱塑料的絕緣特點以及填充物表現出的絕緣性能二者間存在密不可分的關聯。常見的填充物涉及金屬氧化物還有金屬氮化物等。通過分析發現，于像是聚乙烯的塑料中添置硅酸鋁或者氧化鋁纖維，進而構成統一整體，這一復合物質表現出的導熱性與填充量處于正相關的關聯。但是同樣存在一個限值，在填充35%的纖維后，統一整體的導熱性達到最優。

1.2 導熱橡膠

導熱橡膠涵蓋結構型以及填充型兩大類，大部分探析是以填充型橡膠為著手點，像是于丁苯橡膠之內添置氧化鋁也就獲得了填充型橡膠。然而另一類型的分析明顯不足。以現有的分析成果為出發點能夠明確的是，當處于填充水平一致的狀態下，涉及氧化鋁的顆粒規格能夠左右橡膠的導熱水平。

1.3 導熱膠粘劑

依照電絕緣性能夠把導熱粘膠劑劃分成絕緣類型還有非絕緣類型兩大類。面向這一材料的具體實踐基本集中在半導體基片的連接、密封工作還有熱絕緣處理等。利用面向導熱填充物還有固化環節的提升工作的探討能夠搜尋到優秀的導熱填充物，進而面向導熱以及絕緣雙重效果研發適宜的粘結劑。

2 基本原理

2.1 導熱原理

不同的導熱材料表現出相異的導熱原理，之所以晶體可以導熱，源于原本規整狀態的晶體發生了振動。而面向金屬晶體，其導熱的機制基本源于自由電子的隨機運動，而聲子僅起到了微不足道的效果。因為非晶體在分析環節時常被視為晶粒細微的晶體，而同樣能夠以聲子的角度加以解讀。總而言之，除去電子還有聲子能夠傳輸導熱作用以外，光子同樣具備這一效果。金屬因為具備眾多自由電子而對照非金屬而言更凸顯出導熱率，另外，晶體具備的聲子使得非晶體在導熱率方面顯著低于非金屬。

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

2.2 基本模型

現下面向導熱原理方面的大部分模型屬于低或者中等填充類型，而針對高填充或者超高填充的分析不足。Agariy面向這種空缺實施了深入的解讀，并得出了一定的有效結論。處于此類理論模型之內，能夠確認于經過填充的高分子復合物內，倘若全部填充構成的傳導部分還有復合物的傳導部分于熱流方面處于平行狀態，那么此時的熱導率達到頂峰。一旦以上兩塊對應方向處于垂直狀態，那么此時的熱導率達到谷底。此類模型既把握住粒子面向高分子復合材料的作用，同時默認粒子保持均勻分散的情況。

3 高分子材料的優化

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熱性能，因此這一方面表現出顯著的研究意義。刨去高分子材料表現出的顯著的導熱性，其同樣具備力學性能以及方便加工的特點。綜上所述能夠看出高分子材料具備了大規模填充的特點。達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基體物質。一般實踐中通過硅膠類膠粘劑充當這一方面的基體物質。

3.2 表面預處理工作的落實

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

3.3 挑取適當的工藝手法

高分子物質還有填充物質雙方的融合手法，還有填充環節內多類試劑的投放次序均將左右高分子復合材料的多類性質。具備相異規格粒子填充物進行混合使用時，填充材料發生的堆積水平處于頂峰狀態。多類填充物進行適當比例的配合能夠發揮出更好的效果，比如讓材料表現出目標黏度還有導熱性能。如果填充物能夠按照預想的粒徑分布，同樣將出現附加的效果。除此以外，從填充實施過程里有效把握氣溫、壓力還有時長等因素能夠帶來一定有利影響。

4 結語

獲取預想狀態的高分子材料時，需要依照產品提出的條件挑取一定的基底材料還有填充物質，同時面向填充物質加以適當的處理，來引導填充物表現出人們需要的性能。導熱材料的誕生不僅豐富了高分子材料實踐的內容，給技術的提升帶來了物質前提，同時延伸了熱傳材料的分析范圍。除此以外，還應該挑取適當的工藝流程，以及面向工藝的持續改良，讓導熱高分子能夠表現出最佳的狀態。現下基本的探索目標涉及：面向已知的導熱填充物加以優化；分析本征導熱高分子，同時盡快引向具體應用。上述均為這一領域相對復雜的方面。

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作者簡介：邱小胖（1995），男，安徽蚌埠人，專業：高分子材料與工程。