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非金属导热材料有哪些?常用非金属导热材料优缺点介绍
发布:导热材料 时间:2021-02-23 14:30:19 点击数:866
在我们日常生活中一提到导热材料,多数的人都是第一时间想到金属材料,因为大多数金属材料都是热的优良导体。本文主要介绍的是目前主流的非高导热金属材料,特别是氧化物为主的各种非金属导热材料。

目前使用的非金属导热材料最多的主要为氧化铝、氧化硅、氧化锌、氮化铝、氮化硼、碳化硅、石墨等。在电子电路、导热高分子材料行业尤其是以微米氧化铝、硅微粉为主体,纳米氧化铝,氮化物做为高导热领域的填充粉体;而氧化锌大多做为导热膏(导热硅脂)填料用。 

以下是部分非金属材料的导热系数列表(此表是相同条件下的测量值,同种材料不同环境下测试数值也会有所不同):

材料名称 导热系数(W/m.k) 材料名称 导热系数(W/m.k) 材料名称 导热系数(W/m.k)
Si 150 ABS 0.25 317
SiO2 25 PA 0.25 428
SiC 90 PC 0.2 纯铝 237
GaAs 46 中密度硅胶 0.17 纯铜 401
GaP 77 纯硅胶 0.35 36~54
氧化铍 270 PP+25%玻纤 0.25 铸铁 42~90
AlN 150 软质PVC 0.14 橡胶 0.19~0.26
Al2O3 45 硬质PVC 0.17 耐火砖 1.06
氮化硼 125 玻璃 0.5~1.0 水泥沙 0.9~1.25
石墨 129 LDPE 0.33 瓷砖 1.99
氧化锌 29 泡沫 0.045 不锈钢 17


以下给大家列举了几种常用非金属导热材料的优缺点简介:

1、氮化铝(AlN)

优点:导热系数非常高,热膨胀系数小,是良好的耐热导热冲击材料。目前大多被用作高温结构件热交换器材料。而单晶体导热性能更可高达275 W/m.K

缺点:价格昂贵,通常每公斤在千元以上。氮化铝吸潮后会与水反应会水解AlN+3H20=Al(OH)3+NH3 ,水解产生的Al(OH)3会使导热通路产生中断,进而影响声子的传递,因此做成制品后热导率偏低。即使用硅烷偶联剂进行表面处理,也不能保证100%填料表面被包覆。单纯使用氮化铝,虽然可以达到较高的热导率,但体系粘度极具上升,严重限制了产品的应用领域。
非金属导热材料-氮化铝
2、氮化硼(BN)

优点:导热性能出众,性质稳定。BN不仅其结构而且其性能也与石墨极为相似,且自身洁白,所以俗称:白石墨。硬度仅次于金刚石,是一种超硬材料。

缺点:价格较为高昂,市场价从几百元到上千元(根据产品品质不同差别较大),虽然单纯使用氮化硼可以达到较高的热导率,但与氮化铝类似,大量填充后体系粘度极具上升,严重限制了产品的应用领域。听说有国外厂商有生产球形BN,产品粒径大,比表面积小,填充率高,不易增粘,价格极高。 
非金属导热材料-氮化硼
3、碳化硅(SiC)  

优点:碳化硅(SiC)是用石英砂、石油焦(或煤焦)、木屑(生产绿色碳化硅时需要加食盐)等原料通过电阻炉高温冶炼而成。抗氧化性较好,化学性质稳定。

缺点:合成过程中产生的碳及石墨难以去除,导致产品纯度较低,电导率高,不适合电子用胶。密度大,在有机硅类胶中易沉淀分层,影响产品应用。环氧胶中较为适用。
非金属导热材料-碳化硅
4、α-氧化铝 (针状)  

优点:所有氧化铝中最稳定的物相。 晶体粒度分布均匀、纯度高、高分散。其比表面低,具有耐高温的惰性。价格实惠。

缺点:添加量低,在液体硅胶中,普通针状氧化铝的最大添加量一般为300份左右,所得产品导热率有限。 

5、α-氧化铝(球形)  

优点:填充量大,在液体硅胶中,球形氧化铝最大可添加到600~800份,所得制品导热率高。  

缺点:价格较贵,但低于氮化硼和氮化铝。  

6、氧化锌(ZnO)   

优点:粒径及均匀性很好,适合作为生产导热硅脂的原料成分。

缺点:导热性偏低,不适合生产高导热产品;质轻,增粘性较强,不适合灌封。  
非金属导热材料-氧化锌
7、石英粉(结晶型)  

优点:密度大,适合灌封;价格低,适合大量填充,降低成本。

缺点:导热性偏低,不适合生产高导热产品。密度较高,可能产生分层。          

通过上述的详细讲述,大家应该知道不同填料有各自特点,选择填料时应充分利用各填料的优点,采用几种填料进行混合使用,发挥协同作用,既能达到较高的热导率,又能有效的降低成本,同时保障填料与高分子的混溶性。

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本文标签: 导热材料  


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