中國粉體網訊 在5G通信、新能源汽車、高性能芯片等領域，高效散熱已成為制約技術發展的關鍵瓶頸。傳統聚合物基導熱材料（如硅膠、環氧樹脂）的導熱系數僅為0.1~0.3 W/(m·K)，遠無法滿足需求。而通過添加導熱填料提升導熱性能時，往往面臨填料團聚、界面熱阻高、滲油等難題。此時，表面改性技術應運而生，成為破解導熱材料性能瓶頸的“金鑰匙”！
為什么導熱填料需要“表面改性”？
導熱填料的表面特性直接影響其在基體中的分散性和界面結合力。例如，氧化鋁雖性價比高，但其強極性表面與有機基體（如環氧樹脂）相容性差，導致顆粒團聚、界面空隙增多，最終降低導熱效率。
關鍵問題總結：
1.界面聲子散射：填料與基體聲子振動頻率不匹配，熱量傳遞受阻。
2.滲油與穩定性差：如導熱凝膠中的氧化鋁填料易與基體油分離，導致滲油和性能衰減。
3.機械性能不足：團聚現象削弱材料的力學強度和長期可靠性。
導熱填料如何表面改性？
填料改性的方法有很多種，其中有物理改性法以及化學改性法，但是目前應用最多且改性效果較好的改性方法是化學改性法，其中主要包括偶聯劑改性、酯化反應改性以及表面接枝改性。
1.物理改性法
物理方法主要包括機械力分散、超聲波分散和高能處理等。這些方法可以通過機械研磨、球磨、砂磨、高速攪拌等方式使粒子與高分子聚合物機械共混，形成無機/有機復合材料。
2.化學改性法
偶聯劑改性是通過將偶聯劑上的有機分子結合到無機粉體表面。使得無機粉體的表面自由能降低，減小團聚現象，增大與有機基體的相容性。一般有硅烷偶聯劑鈦酸酯偶聯劑以及鋁酸酯偶聯劑等。
酯化反應是由無機粉體表面上的羥基與改性劑中的羧基或醇羥基發生反應，使有機分子連接到粉體表面，從而降低粉體表面的極性。
表面接枝改性是指將表面接有活性基團的無機粒子分散至引發單體中，然后經引發劑作用，單體在無機粒子表面聚合形成包覆層。表面接枝的聚合物有聚甲基丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚甲基丙烯酸縮水甘油酯、超支化聚合物等。
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
未來趨勢：智能化與集成化
隨著科技的飛速發展和各領域對材料性能要求的不斷提高，導熱填料的技術發展呈現出多元化的趨勢，為滿足未來復雜應用場景的需求奠定了堅實基礎。
智能設計是導熱填料技術發展的一個重要方向。傳統的導熱填料研發往往依賴于大量的實驗和經驗，過程繁瑣且效率低下，可通過建立機器學習模型，對大量的實驗數據和理論計算結果進行分析和學習，從而預測不同形貌的導熱填料與導熱性能之間的關系。
多功能集成也是導熱填料技術發展的必然趨勢。在現代電子設備中，如智能手機、筆記本電腦等，不僅需要材料具備良好的導熱性能，還需要具備絕緣、電磁屏蔽等多種特性。為了滿足這些需求，研究人員可通過將導熱填料與絕緣材料、電磁屏蔽材料等進行復合，可以實現多種功能的集成。
導熱填料的研究正從單一性能優化向多功能復合化、綠色化方向邁進。隨著納米技術和制備工藝的突破，導熱材料將在5G通信、新能源汽車等領域發揮更關鍵作用。未來需進一步解決成本、性能平衡及環境兼容性問題，以實現大規模產業化應用。
參考來源：
1.東莞東超新材官網
2.趙登云. 高導熱填料表面改性的研究及其應用. 東華大學
3.賈春燕等. 導熱填料氧化鋁的表面處理研究. 輕金屬
4.曹亞蒙等. 硅烷偶聯劑A-172對環氧澆注用氧化鋁表面處理研究. 絕緣材料
5.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. 中國科學院大學
（中國粉體網編輯整理/輕言）
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