中國粉體網訊  導熱界面材料是一種用于集成電路封裝和電子元器件散熱的材料，主要是通過填補電子元器件與散熱器接合或接觸時產生的微空隙及表面凹凸不平的孔洞，降低電子元器件和散熱器之間的界面熱阻，提高電子元器件的散熱性能。

導熱界面材料通常是向聚合物基體添加高導熱填料制備成的一種聚合物復合材料，大多數的聚合物復合材料的熱導率較低，導熱性能的提高主要依賴于導熱填料。

目前，常見的導熱填料主要分為以下幾類：

（1）金屬材料：銀、銅和鋁等；

（2）碳類材料：石墨、金剛石、碳納米管、碳纖維和石墨烯等；

（3）陶瓷材料：氧化鋁（Al₂O₃）、氮化硼（BN）、氮化鋁（AlN）、氧化鎂（MgO）、和氧化鋅（ZnO）等。

由于陶瓷材料具有良好的絕緣性，是目前應用最廣泛、研究最多的一類導熱填料。

當采用陶瓷材料作填料時，有個問題出現了：

陶瓷填料是無機材料，無機填料與有機聚合物基體存在著界面相容性較差的問題，填料在基體中容易出現團聚現象，難以均勻的分散在基體中。此外，由于無機導熱填料與聚合物基體之間存在一定的表面張力差異，聚合物難以將填料完全包覆，兩相之間會形成空隙，從而導致兩相之間界面的聲子散射增加，界面熱阻進一步增加。

所以，導熱填料的表面改性是制備高導熱復合材料的關鍵一步。導熱填料的表面改性不僅能改善其在聚合物基體中的分散性，減少自身的團聚現象，還能增強填料粒子與聚合物基體之間的作用力，增強導熱填料與基體的界面相容性，減少界面上的空隙，減小二者之間的界面散射熱阻，進而提高復合材料的導熱與其他性能。 

很多表面改性劑已被用于改性填料表面以減少界面熱阻，包括表面活性劑、偶聯劑、有機硅烷和鈦酸鹽、功能聚合物和無機涂料等。

硅烷偶聯劑是常用于表面處理的方法之一。不同硅烷偶聯劑對無機顆粒進行表面修飾可以有效地在無機顆粒表面引入不同基團，如環氧基，氨基等。引入的基團與聚合物基體間發生共價結合，使得無機顆粒與基體間有較為平滑的接觸界面，大大降低了界面接觸熱阻，從而提高復合材料的熱導率。需要注意的是，引入不同的基團對其熱導率的改善效果也不盡相同，這是因為不同基團對不同基體的結合程度不同。

不同官能團修飾后的Al₂O₃顆粒在基體中分散狀態：（a）環氧基修飾Al₂O₃，（ｂ）氨基修飾Al₂O₃，（ｃ）氧化石墨烯修飾Al₂O₃

同樣地，對無機顆粒進行表面接枝，在其表面引入終端基團同樣可以起到相同的效果。

除對導熱填料進行表面修飾提高界面相容性外。還可以通過在填料周圍包裹其他材料來提高整個復合體系的導熱性能。該種方法往往形成一個核-殼結構，在內部的高導熱粒子特性與包裹層性質的同時影響下，使復合材料具有更加優異的物理化學性能。

[1]孟凡成.導熱界面材料的制備與性能研究

[2]施瑤.高導熱聚合物復合材料的制備與性能研究

[3]歐陽玉閣.球形氧化鋁粉體在陶瓷和導熱復合材料上的應用研究

[4]杜伯學等.高導熱聚合物基復合材料研究進展

（中國粉體網/山川）

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