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​温度对陶瓷材料导热性的影响及机理分析

文章出处:行业动态 责任编辑:东莞东超新材料科技有限公司 发表时间:2024-10-11
         陶瓷材料作为一种重要的工程材料,其导热性能受到多种因素的影响。以下是影响陶瓷材料导热性的主要因素及其详细描述:
     一、化学组成
1. 原子结构和键合方式
       陶瓷材料的导热性与其化学组成密切相关。原子结构和键合方式不同,导热性能也会有所差异。一般来说,原子半径越小,原子间键合力越强,导热性越好。例如,金刚石结构的碳原子通过强共价键连接,具有极高的导热性。而离子键和共价键混合的陶瓷材料,如氧化锆,其导热性相对较低。
2. 杂质和缺陷

       陶瓷材料中的杂质和缺陷会影响其导热性能。杂质原子会引入额外的散射中心,增加声子散射,降低导热性。缺陷如空位、位错等也会导致声子散射增强,从而降低导热性。


二、晶体结构
1. 晶格类型
     陶瓷材料的晶格类型对其导热性有很大影响。一般来说,立方晶系的陶瓷材料导热性较好,如氧化铝;而六方晶系的陶瓷材料导热性相对较差,如氮化硼。东超新材料球形氧化铝、氮化铝(AlN)和氮化硼(BN)粉体具有出色的导热性能和化学稳定性,能够满足高功率器件设备对陶瓷基板的高要求。
2. 晶粒尺寸和晶界
      晶粒尺寸越大,晶界数量越少,声子散射作用减弱,导热性提高。反之,晶粒尺寸越小,晶界数量越多,声子散射作用增强,导热性降低。
三、温度
1. 绝热温度
       在低温范围内,陶瓷材料的导热性随温度升高而增加。这是因为温度升高,声子数量增多,导热性提高。但当温度达到一定值后,声子散射作用增强,导热性趋于稳定。
2. 热膨胀系数
       热膨胀系数对陶瓷材料的导热性也有一定影响。热膨胀系数越大,材料在温度变化时产生的应力越大,导致晶界和缺陷增多,导热性降低。
四、物理状态
1. 密度和孔隙率
      陶瓷材料的密度和孔隙率对其导热性有很大影响。密度越大,孔隙率越低,导热性越好。因为孔隙会形成声子散射中心,降低导热性。
2. 气孔形状和分布
      气孔形状和分布也会影响陶瓷材料的导热性。球形气孔对导热性的影响较小,而针状气孔会显著降低导热性。此外,气孔分布均匀时,导热性相对较好。
五、制备工艺
1. 烧结工艺
       烧结工艺对陶瓷材料的导热性有很大影响。烧结温度、保温时间和烧结气氛等因素都会影响晶粒生长、晶界和缺陷等,进而影响导热性。
2. 成型工艺
      成型工艺也会影响陶瓷材料的导热性。例如,压力成型过程中,晶粒取向和密实度会影响导热性。
六、外部因素
1. 湿度
      湿度会影响陶瓷材料的导热性。湿度较高时,水分子吸附在材料表面,增加声子散射,降低导热性。
2. 辐照
辐照会导致陶瓷材料产生缺陷和结构变化,从而影响导热性。
      陶瓷材料的导热性受多种因素影响,要想提高其导热性能,需从化学组成、晶体结构、制备工艺等多方面进行优化。

​      东超新材通过复合搭配、表面改性、干湿法一体化等技术,将不同类型、不同形态和不同尺寸的导热粉体糅合,形成一种高性能的导热粉体,可以提高粉体在有机硅、聚氨酯、环氧、丙烯酸、塑料等体系的填充率,形成致密的热路径,从而降低体系的粘度,促进填料之间的协同作用,获得更好的导热性。欲咨询具体推荐方案。​

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