如何降低導(dǎo)熱材料的界面熱阻？

導(dǎo)熱界面材料在電子設(shè)備熱管理中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。這種材料能夠填補(bǔ)設(shè)備表面與散熱器之間的微小空隙，從而建立起高效的熱傳導(dǎo)通道，確保器件產(chǎn)生的熱量能夠快速傳遞和散發(fā)，保障設(shè)備在高負(fù)荷運(yùn)行時(shí)的穩(wěn)定性。導(dǎo)熱界面材料的性能主要受兩個(gè)參數(shù)影響：導(dǎo)熱系數(shù)和熱阻。高導(dǎo)熱系數(shù)的材料意味著熱量在該材料內(nèi)的損耗較少，而熱阻則反映了材料阻止熱量穿過(guò)的能力，是提升導(dǎo)熱性能需要克服的障礙。因此，在提升導(dǎo)熱界面材料的傳熱性能時(shí)，我們不僅要關(guān)注導(dǎo)熱系數(shù)的數(shù)值，還要設(shè)法降低熱阻。

那么，如何降低導(dǎo)熱材料的界面熱阻呢？

導(dǎo)熱界面材料主要由有機(jī)基體和無(wú)機(jī)填料組成。界面熱阻的產(chǎn)生主要是因?yàn)閮蓚€(gè)相鄰固體表面間的界面層作用力較弱，導(dǎo)致聲子振動(dòng)頻率不匹配和大量的聲子散射。界面熱阻可分為填料與填料間、填料與基體間以及導(dǎo)熱界面材料與器件間三種類(lèi)型。

首先是填料與填料間的界面熱阻。導(dǎo)熱界面材料中的填料可以是單一類(lèi)型，也可以是多種填料的組合。相同填料間由于被聚合物基體分隔，存在空隙而無(wú)法直接接觸，導(dǎo)致界面熱阻較大。為降低這一熱阻，可以通過(guò)增加填料添加量、定向排列和顆粒級(jí)配等方式構(gòu)建連續(xù)的導(dǎo)熱通路。增加填料添加量時(shí)需注意，超過(guò)某一閾值可能導(dǎo)致導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)破壞，影響材料性能和加工性。定向排列適用于一維和二維導(dǎo)熱填料，如碳纖維和片狀六方氮化硼，通過(guò)力場(chǎng)、磁場(chǎng)等方法增大填料間有效接觸面積。顆粒級(jí)配則通過(guò)填充不同尺寸和形貌的無(wú)機(jī)導(dǎo)熱粒子來(lái)增強(qiáng)導(dǎo)熱性能。對(duì)于多種填料的組合，需要處理填料間的界面親和力和聲子譜匹配問(wèn)題，可通過(guò)共價(jià)鍵改性等方法增強(qiáng)界面結(jié)合。

接下來(lái)是填料與基體間的界面熱阻。導(dǎo)熱界面材料中的填料多為無(wú)機(jī)材料，與聚合物基體難以緊密連接，容易產(chǎn)生氣孔和間隙，導(dǎo)致界面熱阻增大。為降低這一熱阻，可以對(duì)填料進(jìn)行表面改性，改變其表面張力，減少團(tuán)聚現(xiàn)象，提高與基體的親和性。表面化學(xué)修飾是一種常用的改性方法，通過(guò)吸附、反應(yīng)、包覆等方式實(shí)現(xiàn)。金戈新材已有多年的功能粉體表面處理經(jīng)驗(yàn)。

最后是導(dǎo)熱界面材料與器件間的界面熱阻。這種熱阻也稱(chēng)為接觸熱阻，受表面粗糙度、平整度、夾緊壓力等因素影響。為降低這一熱阻，可以優(yōu)化導(dǎo)熱界面材料的制作工藝，提高其柔韌性和壓縮性，以更好地貼合散熱器件。同時(shí)，在貼合器件時(shí)減小縫隙，提高夾緊壓力，增大接觸面積，降低厚度。

綜上所述，通過(guò)優(yōu)化導(dǎo)熱填料分布、表面改性和改善貼合工藝等手段，可以有效降低導(dǎo)熱界面材料的界面熱阻，提高其在電子設(shè)備熱管理中的應(yīng)用性能。

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