淺談導(dǎo)熱硅橡膠復(fù)合材料應(yīng)用探究論文
在熱界面的材料中，硅橡膠具備了相當(dāng)特殊的優(yōu)勢，作為一種橡膠基的復(fù)合材料，導(dǎo)熱橡膠在使用的過程中側(cè)重的是導(dǎo)熱的性能。導(dǎo)熱材料常應(yīng)用于航天、航空、電氣、電子領(lǐng)域中需要散熱以及傳熱的空隙部位。隨著工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，我們對導(dǎo)熱材料提出了新的要求，望其可為電子元件提供安全、可靠的散熱方式，并起到減震、絕緣作用。而在這方面，導(dǎo)熱硅橡膠表現(xiàn)出特有優(yōu)勢，作為熱界面的材料(TIM)，是注重導(dǎo)熱性能的一類橡膠基復(fù)合型材料。它因具有良好彈性、很高導(dǎo)熱率、電絕緣特性、受低壓容易變形并且密封性好等特點，由此替代了普通高分子物質(zhì)用于元器件散熱，可有效填充界面間的空隙，祛除冷熱界面間空氣，可將散熱器功效提高到40%以上。
一、導(dǎo)熱的硅橡膠應(yīng)用
導(dǎo)熱的硅橡膠有高溫硫化與室溫硫化，一般在儀表、電氣電子等行業(yè)中用于密封、散熱、彈性的粘結(jié)、絕緣等(系統(tǒng)中所需要的耐熱性與高彈性均可提供，又能將其熱量迅速的導(dǎo)出)。在一般的情況下，室溫硫化硅橡膠的導(dǎo)熱性能要低于高溫硫化硅橡膠，室溫硫化導(dǎo)熱硅橡膠應(yīng)用于對散熱部件進(jìn)行封裝與粘結(jié)，用于家電、電子等行業(yè)中;高溫硫化導(dǎo)熱硅橡膠大多應(yīng)用于散熱片或是墊片中，以片的方式存在。導(dǎo)熱硅橡膠的導(dǎo)熱率一般都可以達(dá)到0.5W/(mk)以上，使用溫度范圍-50～250℃，體積電阻率≥1.0×1013Ωcm，基本能滿足大功率電子器件的灌封要求，但要目前國內(nèi)對導(dǎo)熱硅橡膠的研究尚處于開拓階段，解決其綜合性能與工藝性能統(tǒng)一問題十分緊迫，因此在電子航空的設(shè)備的密集化與小型化中，導(dǎo)熱硅橡膠的應(yīng)用是其壽命與精度提高的關(guān)鍵所在。
二、硅橡膠在導(dǎo)熱的性能上的改進(jìn)
以硫化的溫度可將導(dǎo)熱的硅橡膠分為高溫硫化與低溫硫化;以不同的導(dǎo)熱填料的添加組分進(jìn)行劃分，填料的填充體系可分為復(fù)合型與單一型。
1.填充體系的單一填料
在硅膠中加入經(jīng)過處理的銅粉(抗團(tuán)簇與抗氧化的處理)，其熱接口的材料性能很高并且成片狀，拉伸強度也可滿足電子市場對應(yīng)用需求。比如說，100份的硅橡膠，制作電子照相機的外層，對其填充氧化鎂的粉末100到150份，所得的材料在耐久性與導(dǎo)熱性中的效果都很好，但填充物為鋁粉與白炭黑的效果就比較差。在填充時導(dǎo)熱的材料是由很多種粒徑構(gòu)成，粘度的降低與導(dǎo)熱性的提高都會受到填料搭配的影響，粘度變化與導(dǎo)熱性能的變化根據(jù)填料粒徑的不同，隨其分布的變化進(jìn)行規(guī)律性變化;在粒徑的分布合理時，導(dǎo)熱硅橡膠可同時獲得粘度較低與熱導(dǎo)率較高的性能。
2.填充體系的復(fù)合填料
在室溫硫化導(dǎo)熱硅橡膠中填入雙組的填料，導(dǎo)熱硅橡膠其熱導(dǎo)率為先上升后下降，其拉伸的強度也是先增加，后減小，基料粘度是呈先減小后增加的趨勢，扯斷伸長率有逐步增高的趨勢，室溫硫化導(dǎo)熱硅橡膠的粘度是比較低的，在硅橡膠中加入三氧化二鋁涂敷氮化鋁的粉末，所得的材料具有很高的.耐熱性與導(dǎo)熱性，可用于熱輻射性的片材制造。
將氮化物(可從AN、BN、鋁粉中進(jìn)行選擇)或者金屬粉及表面經(jīng)過處理的硬脂酸粉末加入到硅橡膠中，硅橡膠會具有非常好的阻燃性與比較高的導(dǎo)熱性，可以進(jìn)行制作液晶體防止滑動墊片。在電子的元器件中，將表面經(jīng)過處理的鋁粉等加入到硅橡膠的液體中，再將其的混合物放到兩極之間，在電場中可以獲得導(dǎo)熱性能比較高的硅橡膠的材料。將大量的石英粉、三氧化二鋁的粉末、氮化硼的粉末、及其適量的固化劑與偶聯(lián)劑等與硅橡膠進(jìn)行充分的混合，在二甲苯中將混合物進(jìn)行溶解，涂敷在玻璃布上，使其干燥與固化，其涂層所得的材料不僅具有阻燃性與導(dǎo)熱性，還有很好地外觀。
三、結(jié)語
導(dǎo)熱硅橡膠材料在電子的元器件的領(lǐng)域中因其具備良好的散熱與減震及絕緣的特性，發(fā)揮著不可或缺的作用，在電子產(chǎn)品由產(chǎn)業(yè)化向智能化與微型化的方向發(fā)展中，導(dǎo)熱硅橡膠材料的科學(xué)研究成果發(fā)揮著重要的作用，并為電子、航空等領(lǐng)域做出了巨大的貢獻(xiàn)，硅橡膠在提高導(dǎo)熱性能上主要是通過改變填料粒徑的分布、填料表面改性與填料表面處理等方式來提高，這也使得硅橡膠具有熱導(dǎo)率高的特點。因此對導(dǎo)熱硅膠材料進(jìn)行復(fù)合材料的研究與填料的新型復(fù)合技術(shù)探索，對硅橡膠材料的穩(wěn)定性與抗熱疲勞性及導(dǎo)熱性都有非常重要的意義。
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