高分子材料具有密度小、易加工、电绝缘性好等优点，因此被广泛用于如微电子集成与封装等领域。不过高分子材料一般都是热的不良导体，散热能力往往会成为其瓶颈，为了增强高分子材料的综合性能，加入导热填料进行复合成为了主要的加工手段。

导热硅胶

导热填料种类繁多，为了获得更好的导热效果，应用上厂商往往会采取“混搭”的形式往高分子材料中加入两种或两种以上的导热填料。目前填料的混搭方式主要有：不同材料的混合、不同粒径的混合以及不同形状的混合。具体如下：

混搭①：不同的导热材料混合

不同的导热材料进行混搭，可以做出相当宽广的导热系数产品。目前常用的导热填料有Al₂O₃、MgO、ZnO、AlN、BN、SiC等；其中，市场使用占有率大多是以微米级Al₂O₃、硅微粉（结晶二氧化硅）等为主，纳米Al₂O₃、氮化物则多做为高导热领域的填充粉体；而ZnO大多做为导热膏（导热硅脂）填料用。以下是一些常见填料的优缺点对比：

通过将以上无机陶瓷填料填充到高分子基质中，就可以制取具有良好导热性和绝缘性以及不错的物理机械性能的复合材料。但有时候采用单一填料无法满足应用需求，就需要采用复配填料来达到应用需求，像Al₂O₃的热导率较低但价格适中，就可以混入一些价格较高但热导率也高的填料一起使用，这样就能在成本可控的前提下，提高复合材料的综合性能。

比如说液体硅橡胶中常填充体积分数40%-50%的氧化铝及5%-10%的氮化硼粉末，这样制得的导热复合硅橡胶可用于电子器械；以及有研究人员以SiC、AlN、Al₂O₃、MgO为混合填料填充室温硫化硅橡胶，结果所制得的硅橡胶的热导率可高达1.3~2.5W/(m·K)。

混搭②：不同粒径的填料混合

填料粒径大小和基体树脂粉末粒径大小均对体系的热导率有一定影响。导热填料经过超细微化处理可有效地提高其自身的导热性能，同一种导热填料，填料越细，越有利于其在绝缘高分子材料中的分散和导热填料之间的相互接触和相互作用，从而有利于提高热导率。

但这不代表填料粒径越小就越好——暂且不提高填充量下，粒径大小对热导率影响将减弱；不同粒径的填料搭配，往往能比单一粒径填料更能提高高分子材料的热导率，这是由于小颗粒能够进入大颗粒无法占据的空间，存在于大颗粒之间的间隙中，与大颗粒或小颗粒形成更紧密的堆积，增加填料之间的接触，从而提高材料的导热性能。

研究结果证实，多种粒径导热填充料混合填充时，对提高导热性和降低黏度有明显影响，当粒径分布适当时，完全可以同时得到最高导热率和最低黏度。以球形氧化铝为例，微米级与纳米级的混搭往往能展现出更优异的导热特性。

混搭③：不同形状的填料混搭

不同微观表面形态填料具有不同的几何结构和微观形态，对材料性能有很大的影响。填料主要有不规则颗粒、类球形、球形、片状、纤维状等，它们在基体树脂中的分布状态及导热网链的形成对体系的热导率有重要影响。

类球形氧化铝和片状氧化铝

其中，球粒状填料流动性好，在聚合物中填充性好，其搭接主要靠提高填料比例，使其互相接触实现；而片状填料由于拥有较高的径厚比，有效搭接面积较大，有利于热量的传导；纤维状填料由于具有极高的长径比，使其更容易搭接从而实现导热作用，此外，由于其特殊的结构，在提高力学性能方面也有其独特的优势。

如果就这么看，似乎片状填料和纤维状填料占据了绝对优势，实则不然。在实际应用中，往往会将球粒状填料和具片状/晶须填料配合使用，由于混杂效应，填料间相互接触几率增大，更易形成导热通路，比单一微观形态的粒子更能提高体系的导热性能。如下图就是“球形+片状”氮化硼填料的导热机理示意图，很明显这样的搭配（内部倾向于各向异性）可促进导热网络形成，改善复合材料穿过平面的热导率。

（图片来源：Saint-Gobain）

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