随着科学技术的发展，微电子技术的集成以及大功率电机的发展，对导热材料的要求越来越高。统的金属和金属氧化物导热材料在某些特殊场合无法满足材料的隔热要求。合材料由于其诸如耐化学性，优异的电绝缘性能以及优异的抗机械和疲劳性能等特性，已广泛用于当今的电子和电气行业。是，大多数聚合物材料的导热率极低，通常相隔很远。于1 W /（mK），限制了其在电子行业中的应用[1]。前，提高聚合物材料的导热性的最有效方法是向聚合物基质中添加适量的高导热性填料。[2]对于主要起绝缘材料作用的导热材料，金属氧化物（BeO，MgO，Al2O3，NiO等），碳化物（SiC，BC等）和金属氮化物（AlN，Si3N4， BN等）[3至5]。充的导热绝缘聚合物材料是通过将导热填料添加到普通的绝缘聚合物材料中而制成的。于导热电荷之间的相互作用，在聚合物基质中形成了网状或链状的导热网络，从而提高了导热性。于导热聚合物的导热系数是由导热电荷决定的，因此导热电荷的类型，形状，大小和比例对复合材料的导热系数有很大的影响[6]。前，使用最广泛的导热填料是氧化铝（Al2O3）[8]。化铝具有高硬度，高耐热性，良好的抗氧化性和低热膨胀系数等优异性能，尽管与其他填料相比，其导热系数为价格不高，但价格较低，货源范围更广，填充量更大。此，它被广泛用作聚合物填料，以提高其强度和导热性[9，10]。验表明，当装料的填充量较小时，使用较大粒径的Al2O3有助于提高导热性。负载具有较高的填充量时，小粒径的Al2O3可以更好地提高导热性[11]。是，当Al2O3用作导热填料时，复合材料的导热系数很低，通常为1至1.5 W /（mK），无法再满足当前技术的更高导热系数要求。必然的发展趋势。管氮化铝具有高的热导率，但是它很昂贵，因此通常将其与其他填料混合以进行热改性。贞P等。[12]尝试使用氮化铝（AlN）[13-15]和氮化硼（BN）[16-18]的粉末混合物来提高复合材料的导热性。验结果表明，当相同粒径的AlN和BN粉末的相对组成比为1：1时，电荷之间形成最大的填充度，界面的热阻小，且纳米晶的网状结构。热增加。这一点上，复合材料具有最佳的导热性。热系数可以达到8.0 W /（mK）。化硅（Si3N4）[19，4]作为导热填料也具有出色的性能。文英等。[1]发现，通过使用填充有Si3N4的聚乙烯来提高其导热系数，聚合物的导热系数会随着Si3N4颗粒的增加而降低。Si 3 N 4的粒径为0.2μm并且填充的体积分数为20％时，聚乙烯的导热率可以达到1.2W /（mK）。用偶联剂对Si3N4进行表面处理后，热导率可以达到1.8 W /（mK）。化硅（SiC）是具有强共价键的化合物。方晶系中通常存在α-SiC，而立方晶系中则存在β-SiC，类似于金刚石的结构。化硅具有耐腐蚀，耐高温，高电阻，良好的导热性和耐冲击性的特征。时，它具有高导热性，抗氧化性和良好的热稳定性的优点。 C Nathaniel等。[21]用碳化硅作为导热填料填充环氧树脂，发现纳米碳化硅可以促进环氧树脂的固化，并且更容易在导热硅脂中形成导热路径或导热网络链。
脂体系，降低了环氧树脂的内部真空比，并提高了材料的导热性。 是，在碳化硅合成过程中产生的碳和石墨难以去除，该产品纯度低，导电率高，限制了其在对绝缘性能有要求的材料中的应用。;它的密度高，可用于有机硅粘合剂。易沉淀和分层[22]。机颗粒与有机树脂基体之间的相容性差，并且颗粒易于聚集到基体中的基体中，难以有效地分散。外，由于无机颗粒和有机树脂之间的表面张力的差异，颗粒的表面难以被树脂润湿，从而在两者之间的界面处产生空隙，这增加了复合材料界面处的热阻。须对导热颗粒进行表面处理以改善两者之间的界面。荷表面的润湿程度会影响电荷的分散状态，电荷与基质的结合强度以及基质与电荷之间的界面处的隔热层的大小，特别是纳米负载。果不能有效地改变表面，则不能改变为纳米尺寸。散在聚合物基质中。导热填料通过特殊工艺在基体中形成“隔离分布”时，即使少量也可使材料具有较高的导热率[23]。此，改性填料颗粒并改善其在聚合物中的分布非常重要。前，颗粒表面的改性可以通过常规的偶联剂如硅烷和钛酸酯偶联剂以及其他类型的表面处理剂进行改性。旦用硅烷偶联剂对Si3N4进行了表面处理，带电的高密度聚乙烯的导热系数就可以从1.2 W /（mK）增加到1.8 W /（mK）[1]。一种表面改性是表面涂层。机颗粒或高分子量聚合物用于涂覆具有良好导热性的金属颗粒或碳纳米管，以达到导热和绝缘的目的。金超等。[20]通过用溶胶-凝胶法制备厚度为30至50 nm的二氧化硅（SiO2）封装，研究了聚氨酯/二氧化硅多壁碳纳米管的隔热和电绝缘性能。以多壁碳纳米管（SiO2-MWNT），由聚氨酯（PU）组成，制备了PU / SiO2-MWNT复合材料。于SiO2涂层的电绝缘，PU / SiO2-MWNT复合材料保留了PU的电绝缘性能。时，SiO2涂层用作过渡层，可减少PU和MWNT之间的模块失配，减少声子界面的扩散并提高PU / SiO2-MWNT复合材料的导热性。SiO2-MWNT的质量分数为0.5％和1.0％时，PU / SiO2-MWNT复合材料的热导率分别增加了53.7％和63.8％。同电荷的微表面形态具有不同的几何结构和微观形态，这对复合材料的性能影响很大。热填料主要是粒状，片状和纤维状。
果将导热填料分散并结合在材料中以形成网状或链状的导热网络，则电荷适合于提高绝缘聚合物材料的导热性。玉di等。[24]研究了粉末，晶须和超高分子量聚乙烯（UHMWPE）的热导率，发现高于AlN临界值的热导率随数量增加，表明内部形成了一种导热路径。论分析和实验结果表明，在添加相同数量的AlN粉末的情况下，晶须和纤维对材料的导热性有不同的影响。中，电缆晶须在改善材料的导热性方面最有效，而粉末的效果最差。表明材料的导热性与ALN的形状及其在材料中的分布密切相关。荷颗粒的大小对系统的热导率有一定影响。过超细微粉化处理，导热剂电荷可以有效地提高其自身的导热率。同的热导率电荷，填料颗粒的尺寸越小，越有利于其在绝缘聚合物材料中的均匀分散，有利于热电荷之间的相互接触，而相互作用则有利于改善绝缘性能。热系数。是，在高填料含量的情况下，基体树脂内部会形成热网络链，而颗粒大小的影响可忽略不计[25，26]。明明等。[27]用纳米Al2O3和微Al2O3分别作为导热填料填充SBR苯乙烯-丁二烯橡胶树脂，发现纳米Al2O3系统的机械性能和导热性优于该系统。同添加比例的微型Al2O3。C.Nathaniel等。[21]分别填充纳米SiC和微米SiC作为导热填料，发现纳米SiC颗粒比微粒更能提高环氧树脂的导热性和机械性能。 相同尺寸单位下，对填充的导热材料的机理进行分析，当粒径变大时，彼此接触的可能性变大，则更容易形成传导路径导热性，从而促进导热性的提高。S Z Yu [28]研究了不同粒径的SiC填充实验。据表明，在20℃且SiC的质量分数为20％时，随着SiC颗粒尺寸的增大，导热系数会增大。Kiho Kim等。[29]在用氮化硅改性的环氧树脂的研究中发现，使用粒径分别为1、8和12μm的氮化硅颗粒，并增加了含量为50〜70％时，粒径为12μm时，含量为70质量％时，聚合物的热导率最高，为4.11W /（mK）。填料的量低时，其热导率对聚合物复合材料的总热导率几乎没有影响。要原因是电荷量太小且热阻高。热电荷之间不能形成实际的接触和相互接触。
果，它几乎对提高热导率没有影响，并且热导率主要取决于基体树脂。当导热电荷的填充量达到一定的临界值时，导热电荷之间才能存在相互作用，并且可以在系统中形成网络或链型热网络。从而提高其导热系数。永存等[13]等对掺有氮化铝（AlN）以提高导热性的聚丙烯酸甲酯的研究表明，当掺入的AlN的体积分数从10％增至70％ ，聚合物的导热系数也有所提高。AlN的体积分数为50％时，导热系数大大提高；当AlN的体积分数增加到70％时，聚合物的热导率最高，达到1.87 W /（mK）。充的导热绝缘聚合物材料越来越多地用于各个领域，但由于表面处理等因素，国内外导热绝缘复合材料的研究进展并不理想。料的难点以及填料与树脂基体混合的困难。合材料导热性的提高阻碍了其在实践中的应用。了改善复合材料的导热性和导热性，必须加深填料的选择和处理。先，进一步研究各种传统导热填料的表面形态和尺寸对复合材料导热系数的影响，测试不同类型和尺寸的填料的影响，并探索最佳的填料用量。;其次，研究填料的表面处理，以降低填料之间的热阻并改善填料与树脂基体之间的相互作用。 后，在未来的研究中，探索新的，更有效的导热填料，以获得具有优异性能的导热绝缘聚合物材料。 本文转载自 电缆 https://www.haoluoyi.com
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