界面、封装材料是集成电路散热的重要助力,如果导热粉体在TIM和灌封胶基体中分散性差和团聚,就会阻碍导热通路的形成,导致材料整体导热系数下降。分散性检测为工艺参数(如分散剂添加量、球磨时间)的优化提供量化依据,是保障热管理材料性能的重要手段,但光学检测方法依赖透光度,高固含量、不透明填料往往导致分散性检测受限甚至无法测量,对此,提出一种低场核磁共振技术则能够打破困局。
基本原理
核磁共振是磁矩不为零的原子核,在外磁场作用下,同一轨道中自旋不同的电子能量不同导致了原子光谱的分裂,共振吸收某一定频率的射频辐射的物理过程。低场核磁是利用永磁体形成相对较低也较为稳定的磁场环境,样品中的氢原子核(例如水分子中的氢)发生能级跃迁。磁场移除后,氢核会恢复到原始状态,恢复的过程称为“弛豫”。经过一系列的实验,可以获得T1(纵向弛豫)、T2(横向弛豫)两个重要的弛豫时间参数,弛豫的时间(T1和T2)反映了分子间的相互作用和运动情况,对两者进行建模,可以用于评估液体体系的性质。
(a) 施加射频场B1 (b)撤销射频场 B1 (c) 弛豫过程 (d)恢复平衡
一般来说,对于良好分散的体系,溶剂分子可以相对自由地移动,导致T2值较小且分布较窄;而对于存在团聚或聚集现象的情况,由于局部环境变得更加复杂,T2值往往会变大并且显示出更大的分布宽度。
总的来说,低场核磁技术通过测量粉体溶液中水分子或溶剂分子的弛豫时间,能有效地反映出粉体的分散性以及团聚性,从而为粉体的分散性评价提供有力的支持。低场核磁技术的优势在于测量结果不受样品颜色、状态、浓度等因素的影响,具有极高的准确性,除了助于理解颗粒粉体的流动性和分散性,还能为颗粒粉体的表面改性提供指导,推算颗粒的尺寸和分布,甚至揭示颗粒内部的结构和形态等。
定于2025年2月23日-24日,广东东莞举办的2025年全国导热粉体材料创新发展论坛(第5届)上,苏州纽迈分析仪器股份有限公司产品经理刘佳骏将带来题为“低场核磁共振技术在粉体材料领域的应用”的报告,除了分散性检测,还将通过具体案例的介绍,进一步推广低场核磁共振技术在高分子复合材料中的应用。
报告人简介
刘佳骏,苏州大学化学硕士,9年仪器应用开发经验。现担任苏州纽迈分析仪器股份有限公司产品经理职务。苏州纽迈分析仪器股份有限公司专注于“低场核磁共振”技术开发、设备制造与应用推广,具备强大的研发能力、完整的制造和成熟的运营体系,是国家高新技术企业。经过十多年的发展,苏州纽迈分析仪器股份有限公司(纽迈分析)独立自主开发的多款低场核磁共振仪器打破了国外进口设备的垄断,已成功的应用于能源岩土、食品农业、生命科学、材料与教学等领域,获得业界的一致认可,取得多项国家奖项和资质认证。
东莞导热粉体论坛会务组
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