隨著工業(ye) 電子行業(ye) 的發展，電子元件、集成電路趨於(yu) 密集化、小型化，“熱”已經成為(wei) 電器的運行的頭等大敵。為(wei) 了最大程度避免因散熱不力導致的電器故障，一般會(hui) 在電子產(chan) 品的發熱體(ti) 與(yu) 散熱設施之間的接觸麵塗敷導熱矽膠以及導熱性矽膠製品為(wei) 輔助，那麽(me) 它的作用你都了解過嗎？

導熱矽膠是一種具有一定的柔韌性、優(you) 良的絕緣性、壓縮性、表麵天然的粘性，專(zhuan) 門為(wei) 利用縫隙傳(chuan) 遞熱量的設計方案生產(chan) 的產(chan) 品。除了能填充縫隙，完成發熱部位與(yu) 散熱部位間的熱傳(chuan) 遞，同時還起到絕緣、減震等作用，滿足設備小型化及超薄化的設計要求，且厚度適用範圍廣，因此作為(wei) 一種極佳的導熱填充材料被廣泛應用於(yu) 電子電器產(chan) 品中。

不過普通矽膠產(chan) 品是熱的不良導體(ti) ，因此需要添加適合的導熱填料以提高其導熱性能，而在無機非金屬導熱絕緣粉體(ti) 填料中，氧化鋁不但具有良好的絕緣性能，而且其導熱率也不低（常溫導熱率為(wei) 30W/m·K），在種種優(you) 勢加持下成為(wei) 了最為(wei) 常用的導熱填料之一。

說是導熱率不錯，實際上離“良好”還是很有些距離的（比如說氮化鋁的導熱率為(wei) 150W/m·K，是它的至少五倍），氧化鋁最出色的地方應該是在於(yu) 它的性價(jia) 比。為(wei) 了不失去這種優(you) 勢，並同時提高氧化鋁的應用優(you) 勢，就得想方設法在原料不變的前提下提高矽膠的導熱性能。主要可選擇的方向有兩(liang) 個(ge) ，一是填料能在基體(ti) 中形成導熱鏈或導熱網；二是提高氧化鋁填料自身導熱率。

一、導熱網絡的形成

根據熱力學，導熱即熱能以振動能的形式傳(chuan) 遞，即由物質內(nei) 部微觀粒子相互碰撞和傳(chuan) 遞。由於(yu) 矽膠是由不對稱的極性鏈節所構成的高分子材料，整個(ge) 分子鏈不能完全自由運動，隻能發生原子、基團或鏈節的振動，因此導熱率很低，是熱的不良導體(ti) ，隻有通過填充高導熱性的填料增加材料的熱導率。

當加入的填料量較少時，填料在矽膠基體(ti) 中的分布近似以孤島形式出現，此時導熱率提高不大。為(wei) 了提高導熱絕緣矽膠的導熱率，必須提高矽膠中填充氧化鋁的填充量，使氧化鋁顆粒在材料內(nei) 部形成導熱通道。但是一味提高氧化鋁填充量，就會(hui) 對矽膠體(ti) 係的工藝性能及產(chan) 品的性能造成影響--一般來說，當氧化鋁填充到導熱材料中，隨著填充量的增加，導熱材料的拉伸強度和硬度逐漸提高，而材料的柔韌性逐漸變差，其斷裂伸長率不斷降低，這是因為(wei) 氧化鋁填充到高分子複合材料中，氧化鋁粉體(ti) 對基體(ti) 起到增強作用。

因此在製備高導熱絕緣矽膠材料時，不能單純依靠提高填充量來增加導熱性能，因為(wei) 導熱絕緣矽膠不但要求材料的導熱性，而且對粘度、可壓縮性、柔韌性均有所要求。若想進一步提高導熱矽膠材料的導熱率，就得通過提高氧化鋁填料自身的性能來實現。此外，采用不同粒徑、不同形狀的導熱填料和不同種類的導熱填料複配填充，也可以發揮各種填料的特點，提高材料的熱導率，並降低成本。

對於(yu) 導熱矽膠來說，粘度、可壓縮性、柔韌性同樣很重要

二、提高氧化鋁自身導熱率

若要提高氧化鋁自身的導熱率，必須提高晶體(ti) 的結晶程度和致密度，因此氧化鋁填料必須具有高的α相含量，這是因為(wei) α相氧化鋁為(wei) 六方結構，是氧化鋁變體(ti) 中最為(wei) 致密的結構。此外，α相納米氧化鋁還具有高硬度、高強度、耐熱、耐腐蝕等特性，其製備有多種工藝路線，主要采用的有以下幾種：

1.化學熱解法

化學熱解法要包括銨明礬熱解法、碳酸鋁銨熱解法和噴霧熱解法3種。

①銨明礬熱解法是用硫酸鋁銨溶液與(yu) 硫酸銨反應，製得銨明礬，再加熱分解成納米氧化鋁，此法工藝簡單，但生產(chan) 周期長，難實現規模化；

②銨明礬熱解法改進後形成了碳酸鋁銨熱解法，目前已見報道的是將銨明礬與(yu) 碳酸氫銨反應製得銨片鈉鋁石前驅沉澱，然後經1200℃灼燒，可製得粒徑為(wei) 15nm的氧化鋁粉體(ti) ；

③噴霧熱解法是將金屬鹽溶液以霧狀噴入高溫氣氛中，使其中的水分蒸發，金屬鹽發生熱分解，析出固相，直接製備出納米氧化鋁陶瓷粉。

2.非晶態晶化法

此法主要是使非晶態的化合物經退火處理後晶化。這種方法可生產(chan) 出成分準確的納米材料，且不需經過成型處理，由非晶態可直接製備出納米氧化鋁。這種方法生產(chan) 的納米結構材料的塑性對晶粒的粒徑十分敏感。隻有粒徑較小時，塑性較好，否則材料變得很脆。此方法法設備工藝簡單，產(chan) 率高，成本低，環境汙染小，但產(chan) 品粒度分布不均，易團聚。

3.溶膠-凝膠法

該法在氧化物納米粉製備中應用較多。其化學過程是將原料經水解反應生成活性單體(ti) ，再聚合成溶膠，進而生成具有一定結構的凝膠，最後經幹燥和熱處理得納米粒子。整個(ge) 反應是：分子態-聚合體(ti) -溶膠-凝膠-晶態（或非晶態）的過程。

溶膠凝膠法反應溫度低，產(chan) 品晶型、粒度可控，且粒子均勻度高，純度高，反應過程易於(yu) 控製，副反應少，但產(chan) 品團聚問題顯著，且以有機物為(wei) 原料時毒性大，價(jia) 格高。

4.液相沉澱法

液相沉澱法是在溶液的狀態下，通過化學反應使原料中的有效成分生成沉澱，再經過濾、洗滌、幹燥、熱分解製備納米粒子。它包括直接沉澱法、共沉澱法和均勻沉澱法。

①直接沉澱法是通過沉澱反應從(cong) 溶液中製備納米粒子；

②共沉澱法是把沉澱劑加入到混合後的金屬鹽溶液中，使各組份混合沉澱，再經加熱分解得到超微粒子；

③均勻沉澱法是以易緩慢水解的物質為(wei) 沉澱劑，利用水解速率控製粒子生長速度從(cong) 而得到納米粒子的方法。它可減少團聚，產(chan) 品粒度均勻，粒徑分布窄，純度高。

沉澱法操作簡單，工藝流程短，成本低，但反應易受溶液組分、濃度、溫度、時間等的控製，不易形成分散粒子。但近年來，通過引入冷凍幹燥、共沸幹燥、超臨(lin) 界幹燥等工藝，有效解決(jue) 了硬團聚問題，能製得質量較高的納米粒子。

5.反膠團微乳法

該法是使互不相溶的兩(liang) 種溶液中的一種以微小液滴的形式（水相）分散於(yu) 另一相中（油相）形成微乳液（w/o型），用水相作為(wei) 氧化物或氫氧化物生成的微反應器，發生沉澱反應，再經洗滌、幹燥、煆燒得到納米氧化鋁粉體(ti) 。

反膠團微乳法操作簡單，可以通過改變原料組分的方式控製粒徑，而且粒徑分布窄，製出的均勻多相無機化合物粉末對功能陶瓷材料的生產(chan) 有重要意義(yi) 。但產(chan) 品粒子過細，提高了後續分離過程的難度。

6.溶劑蒸發法

該法先將金屬鹽溶液製成微小液滴，將溶劑快速蒸發，溶質析出得納米粒子。溶劑蒸發法又包括直接幹燥法、噴霧幹燥法及冷凍幹燥法、超臨(lin) 界幹燥法等。

①幹燥法效率酸低，質量差，應用受到了限製；

②噴霧幹燥法以硝酸鋁、碳酸鋁銨為(wei) 原料，操作簡單，但硝酸鋁分解放出氮氧化物，可能會(hui) 汙染環境；

③冷凍幹燥法產(chan) 品均勻性好，但成本高；

④超臨(lin) 界流體(ti) 幹燥技術以硝酸鋁為(wei) 原料，在無機鹽-有機溶劑體(ti) 係製得的氧化鋁粒徑小，孔徑大，密度低，表麵能高，產(chan) 品應用潛力巨大。

另外，氧化鋁形貌也對導熱率有不同程度的影響。根據不同的燒成控製，氧化鋁的晶體(ti) 形貌可以呈現出蠕蟲狀、片狀、球形（類球形）等形貌，目前在高導熱絕緣材料中填充的氧化鋁形貌主要以球形（類球形）為(wei) 主。也有一些研究機構使用片狀氧化鋁製作高導熱絕緣矽橡膠複合材料。

類球形氧化鋁和片狀氧化鋁

總之，作為(wei) 導熱絕緣矽膠用的填料氧化鋁，其晶體(ti) 形貌、粒徑分布等都會(hui) 對導熱絕緣矽膠材料的導熱率及產(chan) 品性能有很大的影響。因此要想提高複合材料導熱性能，控製氧化鋁的性能指標是相當關(guan) 鍵的工作。