高导热率低膨胀复合型硅橡胶及导热填料研究进展
文章编号:1001-9731(2014)20-20001-06
高导热率低膨胀复合型硅橡胶及导热填料研究进展?
袁一腾1,周显宏2,王一锋1,涂伟萍1,柯文皓3
(1.华南理工大学化学与化工学院,广州510640;2.东莞理工学院化学与环境工程学院,广东东莞523808;
3.东莞市柏力有机硅科技有限公司,广东东莞523000)
摘一要:一主要综述了高导热率低膨胀加成型硅橡胶及导热填料的研究进展三首先介绍了常见的导热填料及其基本性能,主要包括金属类二氧化物类二氮化物类二碳化物类等;详细描述了各类填料的性能特点,并指出了填料基本性能对导热系数的影响,主要包括填料的比例二尺寸二尺寸分布二形状及填料的表面性质等三其次详细介绍了提高导热系数的基本途径,主要包括导热机理介绍;基体材料研究;研发新型高性能导热填料;进行导热填料表面改性;对硅橡胶成型工艺进行优化等;然后介绍了降低热膨胀系数的一些基本途径,主要包括无机纳米粒子改性等三最后指出了目前该研究领域存在的一些基本问题及解决思路,并对未来的发展方向进行了展望三
关键词:一高导热率;低膨胀;导热填料;复合型;硅橡胶;热界面材料
中图分类号:一TQ327;TB332;TQ336.8
文献标识码:A DOI:10.3969/j.issn.1001-9731.2014.20.001
1一引一言
随着微电子技术的发展,电子元件向薄二轻二小二多功能化方向变化,元件组装密度越来越高,发热元件的散热已成为一个突出问题三如果积聚的热量不能及时散出,将导致元件工作温度升高,直接影响到各种高精密设备的寿命和可靠性三在电子原件封装过程中,为了更好地降低器件组装时存在的热阻,提高整体传热能力,需要在传热部件和散热部件之间使用热界面材料(TIM),将其制成柔软的导热贴片可以较好地贴合在发热部件和散热部件之间,既可使二者紧密贴合,起到减震作用,又可以解决缝隙中空气热导率低二影响散热的问题三导热硅橡胶具有优异的绝缘性能,同时能够快速有效地散除电子设备产生的热量,提高电子设备的使用寿命和工作效率三高导热率硅橡胶主要是填充型导热橡胶,由高分子基体和高导热填料组成,其中导热填料是主要的导热载体三使连续碳纳米管(CNT)在硅胶中定向排列,制备的复合材料导热率比随机排列的碳纳米管的有效导热率提高了一倍[1-3]三如何选择合适的导热填料及使其在体系中形成与热流方向平行的导热网链是提高导热性能的关键三由于高导热硅橡胶的主体仍是硅树脂,其受热膨胀系数较大,将会对电子元件的各个组成部分造成较大的压力,导致电子元件变形或损坏,因此如何降低膨胀系数是高导热硅橡胶面临的另一关键问题三本文主要综述了提高导热效率和降低膨胀系数等方面的研究进展三
2一导热填料
2.1一常见填料及其基本性能
导热填料即添加在基体材料中用来增加材料导热率的填料,常用的导热填料有金属类[4-5](金属颗粒二金属纤维等);氧化物类[6-8](Al2O3二M g O二ZnO二SiO2等);氮化物类[7-9](AlN二BN二Si3N4等);碳化物类[10-14] (SiC二石墨二石墨烯二CNT二碳纤维二CB等)等三
金属类填料的导热系数很高,但是金属都能导电,限制了其在导热绝缘材料中的应用三另外,金属纤维及颗粒均与聚合物的相容性很差,导致复合材料易于发生微观相分离,从而使复合材料的导热系数不高三以上问题可以通过金属表面聚合物化接枝改性来加以克服三
氧化物类填料中M g O价格便宜,但在空气中易吸潮,增粘性较强,不能大量填充;耐酸性差,很容易被酸腐蚀,限制了其在酸性环境下的应用三针状α-Al2O3价格便宜,但添加量低,在液体硅胶中,其最大添加量一般为300份左右,所得产品导热率有限三球形α-Al2O3填充量大,在液体硅胶中,最大可添加到600~800份,所得制品导热率高,价格较贵,但低于BN和AlN三ZnO粒径及均匀性很好,适合生产导热
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袁一腾等:高导热率低膨胀复合型硅橡胶及导热填料研究进展
?基金项目:国家自然科学基金资助项目(50903031);中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(2013ZM0072);华南理工大学中央高校基本科研业务费学生科技创新资助项目(10561201462);广东省重大科技专项计划资助项目
(2010A080406002);广州市国际科技交流与合作专项资助项目(2012J5100043);广东省绿色化学产品技术重点实
验室开放基金资助项目(GC201201)
收到初稿日期:2014-03-07收到修改稿日期:2014-06-31通讯作者:周显宏,E-mail:zhouxh@d g https://www.360docs.net/doc/103573475.html, 作者简介:袁一腾一(1987-),男,湖北黄冈人,在读博士,师承涂伟萍教授,从事有机无机杂化功能材料研究三