说到高导热材料大家可能都会想到氮化物,氮化物包含氮化硼,氮化铝,其中AlN四面体为结构单元的共价键氮化物,高导热率对于单晶,其理论值为320W/(m·K),其实际值仍可达100~280W/(m·K),相当于氧化铝的好几倍导热,因其特有的晶格参数决定了其具有高的导热率、高强度,高体积电阻率、高绝缘耐压、低介电损耗、热膨胀系数与硅匹配等优良特性,使其在高导热陶瓷电子基板材料及封装材料得到“重用”,经常被用作导热填料以提高凝胶和垫片的导热性能,所以应用范围广泛,在使用氮化铝中会跟水产生反应潮解,AlN粉体的表面极为活泼,会与空气中的水蒸气发生水解反应,生成氢氧化铝和氨气,因此原粉末会产生损失,导致材料的导热性能变差,虽然氮化铝的导热性高,但是如何处理氮化铝的水解问题是导热粉体材料的探究开发方向。
目前,针对氮化铝抗水解的处理方法主要有以下几种:
表面涂层法:通过在氮化铝表面涂覆一层防水涂层,阻止水分进入材料内部,从而达到抗水解的目的。常用的涂层材料有聚氨酯、环氧树脂等。该方法简单易行,但涂层的耐久性和附着力需要进一步提高。
氟化物处理法:将氮化铝置于氟化物溶液中浸泡,使氟化物渗透到材料内部,形成一层氟化物保护层,防止水分进入材料内部。该方法具有良好的抗水解效果,但氟化物对环境和人体健康有一定的危害性,需要注意安全使用。
表面化学改性是指通过化学方法,使AlN颗粒与表面改性剂发生化学反应,从而在AlN颗粒表面形成保护层,使其表面钝化来改善AlN的表面性能。AlN粉末表面化学改性的方法主要有:偶联剂改性、偶联接枝共聚改性、表面氧化改性、表面活性剂改性。
氮化铝复合材料法:将氮化铝与其他材料复合,形成一种新的材料,具有更好的抗水解性能。常用的复合材料有氮化硅、氧化铝等。该方法需要对复合材料的制备工艺和材料性能进行深入研究,以提高复合材料的性能和稳定性。
氮化铝表面处理法:通过对氮化铝表面进行化学处理或物理处理,形成一层保护层,防止水分进入材料内部。常用的表面处理方法有等离子体处理、阳极氧化等。该方法具有较好的抗水解效果,但需要对处理工艺进行优化和改进。
而用于制造导热界面材料使用的填料粉末,要求粉体与硅油、硅胶等具有良好的相容性,以获得高的填充量,混合均匀性,保证其成形性能及施工性能,此时采用硅烷体系处理时更合适。如果采用将几种处理方式相结合的方法,对粉体进行表面处理,可能得到更好的效果,需要结合实际应用进行评估。
综上所述,氮化铝抗水解的处理方法有多种,每种方法都有其优缺点和适用范围。在实际应用中,需要根据具体情况选择合适的处理方法,并对处理工艺和材料性能进行深入研究和优化,以提高氮化铝的抗水解性能和稳定性。
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