?東超凝膠導熱粉體材料，助力電子行業(yè)應(yīng)對高導熱、高擠出、低比重挑戰(zhàn)

文章出處：常見問題責任編輯：東莞東超新材料科技有限公司發(fā)表時間：2024-05-23

　　隨著科技的飛速進步，電子行業(yè)正以驚人的速度發(fā)展，新產(chǎn)品和技術(shù)的要求也越來越高。在這個行業(yè)中，導熱材料尤其面臨著多重挑戰(zhàn)，包括提高導熱性能、確保良好的擠出性以及降低產(chǎn)品比重等。
高導熱性能是電子設(shè)備散熱的關(guān)鍵，尤其是在高性能計算、智能手機和電動汽車等領(lǐng)域。隨著設(shè)備變得更小、更強大，它們產(chǎn)生的熱量也更多，因此需要更有效的熱管理解決方案。這就要求導熱材料不僅要具備高導熱系數(shù)，還要能夠在緊湊的空間中高效傳導熱量。
同時，高擠出性是生產(chǎn)過程中的重要考量。導熱材料需要能夠在制造過程中順利擠出，以便于形成精確的形狀和尺寸，滿足不同電子組件的裝配需求。擠出性的好壞直接影響到生產(chǎn)效率和產(chǎn)品的一致性。
此外，低比重也是一個重要的指標。在航空、航天和便攜式電子設(shè)備等應(yīng)用中，重量是一個關(guān)鍵因素。減輕產(chǎn)品的重量不僅可以提高能源效率，還能增加攜帶便利性，提升用戶體驗。
為了應(yīng)對這些挑戰(zhàn)，材料科學家和工程師們正在不斷研發(fā)新的導熱材料和技術(shù)。這包括開發(fā)新型導熱填料、改進配方和制造工藝，以及采用先進的表面處理技術(shù)，以提高導熱材料的綜合性能。如：如果我們要讓導熱凝膠達到10.0（W/m·K）的導熱系數(shù)，就需要往里面加入很多高導熱粉體。但這樣做會讓凝膠變得很粘，擠出速度變慢，成本也會增加。單組份硅凝膠實現(xiàn)高導熱的同時，能兼具良好的擠出性和可靠性嗎？如何提高6~7W/（m·K）導熱凝膠抗垂流、抗開裂性能？導熱凝膠導熱系數(shù)從2.5提升至4.0，比重還能控制在2.4？如何提高6~7W/（m·K）導熱凝膠的粘附力等等產(chǎn)品相關(guān)問題

東超新材有了解決辦法。利用多年處理粉體的經(jīng)驗，開發(fā)了一種特別的導熱粉體。這種粉體是由高導熱和低密度的無機非金屬粉體混合而成，并且用了一種最新的技術(shù)進行了改性處理。這樣處理過的粉體在硅油中能夠很好地分散，形成緊密的填充，而且不會讓凝膠變得太粘。這樣，凝膠就能在保持高導熱的同時，還能以較快的速度擠出，而且成本也比較合理。
接下來，我們來看看如何提高6~7W/（m·K）導熱凝膠的粘附力。通常，為了達到這個導熱系數(shù)，我們需要加入很多導熱粉體，但這會讓凝膠變得粘稠，不容易排出氣泡，導致粘附力變?nèi)?，容易從器件上滑落。有什么好辦法呢？
東超新材又想出了一個妙招。用不同大小的高導熱粉體作為原料，并通過一種特殊的處理技術(shù)，讓這些粉體能夠很好地與硅油結(jié)合，容易分散均勻，形成緊密的堆積。這樣制成的導熱粉體材料，不僅讓導熱凝膠達到了高導熱率，還保持了良好的擠出性、粘性和附著力。這樣一來，凝膠就能牢牢粘在器件上，不會輕易滑落了。

10.0W/（m·K）單組份硅凝膠用導熱粉解決方案
要實現(xiàn)10.0W/(m·K)的高導熱性能，同時確保單組份硅凝膠具有良好的擠出性和可靠性，傳統(tǒng)的填充方法面臨著諸多挑戰(zhàn)。常用的氧化鋁填料，即使在大量填充的情況下，也難以達到所需的導熱系數(shù)，并且會帶來粘度增加和擠出性能下降的問題。氮化物填料則可能導致材料過度增稠，影響擠出，或者在水解作用下長期穩(wěn)定性不足，無法滿足行業(yè)標準的雙85測試。此外，其他一些高導熱材料，如碳材料和金屬材料，雖然導熱性能優(yōu)越，但絕緣性能不佳，不符合電子行業(yè)對電絕緣性的要求。
為了克服這些難題，關(guān)鍵在于采用先進的導熱填料技術(shù)。例如，東超新材提供的導熱粉體材料，它們以特種高導熱填料為基礎(chǔ)，并結(jié)合了自主設(shè)計合成的多功能有機化合物進行表面修飾。這種修飾作用不僅增強了填料與硅凝膠基體之間的相容性，而且顯著降低了復合材料的內(nèi)部摩擦，從而確保在高填充率下，材料依然能夠保持良好的加工性能和可靠性。
通過這種創(chuàng)新的方法，可以構(gòu)建出高效的導熱網(wǎng)絡(luò)，使得單組份硅凝膠能夠在不犧牲擠出性的前提下，達到10.0W/(m·K)的高導熱系數(shù)。這種材料的開發(fā)，不僅提高了硅凝膠的熱管理性能，而且拓寬了其在電子行業(yè)中應(yīng)用的范圍，特別是在需要高可靠性和電絕緣性的場合。通過不斷的材料優(yōu)化和工藝改進，可以預(yù)見未來硅凝膠將在更多高性能熱管理解決方案中發(fā)揮重要作用。

如何提高6~7W/（m·K）導熱凝膠抗垂流、抗開裂性能？
在提高6~7W/(m·K)導熱凝膠的抗垂流和抗開裂性能方面，傳統(tǒng)的解決方案面臨著挑戰(zhàn)。當這些導熱凝膠被用于填充豎直發(fā)熱器件與散熱器件之間較大的間隙時，例如在RRU基站等應(yīng)用場景中，它們在冷熱交替的環(huán)境下容易發(fā)生滑移，甚至出現(xiàn)開裂，這會導致熱傳遞效率下降，進而影響設(shè)備的穩(wěn)定運行。為了解決這一問題，東超新材采用了創(chuàng)新的技術(shù)手段。
東超新材開發(fā)了一種新型的耐高溫處理劑，用于對高導熱粉體組合物進行均勻的表面改性。這種處理劑有效地降低了粉體顆粒表面的極性，從而增強了粉體與硅油基體之間的結(jié)合力。此外，經(jīng)過改性的顆粒之間形成了更加致密的堆積結(jié)構(gòu)，這不僅提高了導熱凝膠的整體粘度，還增強了其黏性和附著力。
通過這種表面改性技術(shù)，導熱凝膠在經(jīng)受冷熱沖擊的條件下，展現(xiàn)出了顯著改善的抗垂流和抗開裂性能。這種改性的導熱凝膠不僅能夠更好地保持在指定的位置，而且即使在溫度變化引起的熱膨脹和收縮過程中，也能保持結(jié)構(gòu)的完整性，從而確保了長期穩(wěn)定的熱傳遞效率。

導熱凝膠導熱系數(shù)從2.5提升至4.0，比重還能控制在2.4？
要將導熱凝膠的導熱系數(shù)從2.5提升到4.0，同時保持比重在2.4不變，看起來是個棘手的問題。通常，提高導熱率需要增加導熱粉體的含量或者使用更高導熱率的粉體，但這往往會導致比重增加和其他加工難題。那么，東超新材是如何做到的呢？
東超新材的秘訣在于他們采用了一種特殊的低密度高導熱粉體，并將其與原有的2.5W/m·K低比重凝膠用導熱粉混合。他們不斷地調(diào)整這兩種粉體的比例，最終創(chuàng)造出了既有高導熱率又不增加比重的凝膠導熱粉。
這個新產(chǎn)品之所以能夠?qū)崿F(xiàn)這一點，是因為它的顆粒表面經(jīng)過了一種特殊的有機高分子化合物處理。這種處理不僅避免了不同導熱粉體性能差異大的問題，還確保了粉體在硅油中能夠良好分散，并且顆粒之間能夠形成緊密的堆積。這樣，凝膠在不增加比重的情況下，導熱系數(shù)就能達到4.0W/m·K，并且在長時間高溫條件下也表現(xiàn)出了良好的耐溫性（只有輕微的開裂，沒有滑移或粉化現(xiàn)象）。

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