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非金属导热材料有哪些？常用非金属导热材料优缺点介绍

发布：导热材料时间：2021-02-23 14:30:19

在我们日常生活中一提到导热材料，多数的人都是第一时间想到金属材料，因为大多数金属材料都是热的优良导体。本文主要介绍的是目前主流的非高导热金属材料，特别是氧化物为主的各种非金属导热材料。

目前使用的非金属导热材料最多的主要为氧化铝、氧化硅、氧化锌、氮化铝、氮化硼、碳化硅、石墨等。在电子电路、导热高分子材料行业尤其是以微米氧化铝、硅微粉为主体，纳米氧化铝，氮化物做为高导热领域的填充粉体；而氧化锌大多做为导热膏（导热硅脂）填料用。

以下是部分非金属材料的导热系数列表（此表是相同条件下的测量值，同种材料不同环境下测试数值也会有所不同）：

材料名称	导热系数（W/m.k）	材料名称	导热系数（W/m.k）	材料名称	导热系数（W/m.k）
Si	150	ABS	0.25	金	317
SiO2	25	PA	0.25	银	428
SiC	90	PC	0.2	纯铝	237
GaAs	46	中密度硅胶	0.17	纯铜	401
GaP	77	纯硅胶	0.35	钢	36~54
氧化铍	270	PP+25%玻纤	0.25	铸铁	42~90
AlN	150	软质PVC	0.14	橡胶	0.19~0.26
Al2O3	45	硬质PVC	0.17	耐火砖	1.06
氮化硼	125	玻璃	0.5~1.0	水泥沙	0.9~1.25
石墨	129	LDPE	0.33	瓷砖	1.99
氧化锌	29	泡沫	0.045	不锈钢	17

以下给大家列举了几种常用非金属导热材料的优缺点简介：

1、氮化铝（AlN）

优点：导热系数非常高，热膨胀系数小，是良好的耐热导热冲击材料。目前大多被用作高温结构件热交换器材料。而单晶体导热性能更可高达275 W/m.K

缺点：价格昂贵，通常每公斤在千元以上。氮化铝吸潮后会与水反应会水解AlN+3H20=Al(OH)3+NH3 ，水解产生的Al(OH)3会使导热通路产生中断，进而影响声子的传递，因此做成制品后热导率偏低。即使用硅烷偶联剂进行表面处理，也不能保证100%填料表面被包覆。单纯使用氮化铝，虽然可以达到较高的热导率，但体系粘度极具上升，严重限制了产品的应用领域。

非金属导热材料-氮化铝

2、氮化硼（BN）

优点：导热性能出众，性质稳定。BN不仅其结构而且其性能也与石墨极为相似，且自身洁白，所以俗称：白石墨。硬度仅次于金刚石，是一种超硬材料。

缺点：价格较为高昂，市场价从几百元到上千元（根据产品品质不同差别较大），虽然单纯使用氮化硼可以达到较高的热导率，但与氮化铝类似，大量填充后体系粘度极具上升，严重限制了产品的应用领域。听说有国外厂商有生产球形BN，产品粒径大，比表面积小，填充率高，不易增粘，价格极高。

非金属导热材料-氮化硼

3、碳化硅（SiC）

优点：碳化硅（SiC）是用石英砂、石油焦（或煤焦）、木屑（生产绿色碳化硅时需要加食盐）等原料通过电阻炉高温冶炼而成。抗氧化性较好，化学性质稳定。

缺点：合成过程中产生的碳及石墨难以去除，导致产品纯度较低，电导率高，不适合电子用胶。密度大，在有机硅类胶中易沉淀分层，影响产品应用。环氧胶中较为适用。

非金属导热材料-碳化硅

4、α-氧化铝（针状）

优点：所有氧化铝中最稳定的物相。晶体粒度分布均匀、纯度高、高分散。其比表面低，具有耐高温的惰性。价格实惠。

缺点：添加量低，在液体硅胶中，普通针状氧化铝的最大添加量一般为300份左右，所得产品导热率有限。

5、α-氧化铝（球形）

优点：填充量大，在液体硅胶中，球形氧化铝最大可添加到600~800份，所得制品导热率高。

缺点：价格较贵，但低于氮化硼和氮化铝。

6、氧化锌（ZnO）

优点：粒径及均匀性很好，适合作为生产导热硅脂的原料成分。

缺点：导热性偏低，不适合生产高导热产品；质轻，增粘性较强，不适合灌封。

非金属导热材料-氧化锌

7、石英粉（结晶型）

优点：密度大，适合灌封；价格低，适合大量填充，降低成本。

缺点：导热性偏低，不适合生产高导热产品。密度较高，可能产生分层。

通过上述的详细讲述，大家应该知道不同填料有各自特点，选择填料时应充分利用各填料的优点，采用几种填料进行混合使用，发挥协同作用，既能达到较高的热导率，又能有效的降低成本，同时保障填料与高分子的混溶性。

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本文标签：导热材料

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