如何提高聚合物基材料導熱性能？

材料科學采用的一直都是高分子聚合物，他們絕緣、柔韌、可塑、有適當?shù)恼扯?、冷熱循環(huán)穩(wěn)定性好，使用方便等，在許多領域都有應用。但在對導熱性能要求較高的領域，如電子器件熱管理領域，聚合物的大毛病“熱傳導率低”存在很大的改善空間。那么，如何提高聚合物基材料導熱性能？

1.提高聚合物基體的導熱性能

雖然影響聚合物基體導熱性能的因素很多，包括溫度、密度、極性基團及其偶極化程度、材料聚集態(tài)結構及分子取向效應等，但大量研究發(fā)現(xiàn)，材料結晶度及分子鏈取向對材料熱導率的影響很大。對于結晶聚合物，其熱導率主要取決于聚合物的結晶性和分子鏈取向，即聲子的散射程度。若聚合物鏈結構是有序的，則熱量將沿著分子鏈方向得到快速、有效地傳遞，該方向的導熱性能則遠優(yōu)于其他方向。

因此為提高聚合物基體的導熱性能，可通過化學合成制備具有有序化結構的聚合物并且提高聚合物結晶度以減少聲子散射。Singh在《自然-納米技術》上的研究成果稱，他們通過電聚合過程使聚合物纖維排成整齊陣列，形成一種新型熱界面材料，導熱性能在原有基礎上提高了20倍。除了拉伸技術外，超聲場、電磁場等也會對聚合物的結晶性能和結構產(chǎn)生影響，從而影響材料的導熱性能。

2.填充高導熱填料

采用高導熱填料是提高聚合物基導熱材料導熱性能最常用的方法之一，這類導熱填料主要包括金屬、無機非金屬、纖維等。其中目前常用的絕緣型導熱塑料的填料主要包括：金屬氧化物如BeO、MgO（氧化鎂）、Al2O3（氧化鋁）、ZnO(氧化鋅)、CaO（氧化鈣）、NiO、SiO2(硅微粉）等；金屬氮化物如AlN（氮化鋁）、BN（氮化硼）等；碳化物如SiC等，不僅具有一定的導熱系數(shù)，更為重要的是同金屬粉相比，無機非金屬粉體具有優(yōu)異的電絕緣性，因此，它們能保證最終制品具有良好的電絕緣性，這在電子電器工業(yè)中是至關重要的。出導熱填料的種類外，填料的填充量、填料幾何參數(shù)、填充方式等都會對材料熱導率產(chǎn)生很大影響。

3.改善填料與聚合物基體間的界面結合狀態(tài)

研究表明，當填料與聚合物基體熱導率比大于100后，即使再增大填料的熱導率，對提高材料導熱性能的貢獻也大大減小坦。雖然目前尚不能給出此現(xiàn)象的確切解釋，但初步認為填料與基體界面處存在界面相、氣孔等缺陷，界面結合狀態(tài)不佳。聲子在界面處散射嚴重，阻礙材料導熱性能的提高。因此改善填料與基體的界面結合，減少聲子在界面和缺陷處的散射，是提高復合材料熱導率的另一種重要途徑。

由于基體與填料的物理、化學性質(zhì)存在很大差異，兩者相互接觸形成的界面較弱，很容易產(chǎn)生缺陷。為改善基體與填料間的界面，最常用的方法包含物理改性法和化學改性法。

4.選擇合適的材料成型工藝

為了使填料在聚合物基體內(nèi)部形成導熱網(wǎng)絡，獲得具有較高熱導率的導熱材料，還需充分考慮材料的成型加工工藝過程。   

提高聚合物的“熱傳導率“，可采用以上四點方法，更多關于聚合物化學材料的信息，可關注金戈新材，技術服務：0757-87572711。