導熱填料是如何影響聚合物復合材料的導熱性能的？

       目前，高導熱聚合物材料發(fā)展和應用前景廣闊，是一種功能材料，導熱性能較好，在電機、電子封裝、航空航天、軍事領域都有應用。制備導熱聚合物通常有兩種方法：一是制備本征型導熱聚合物材料，即通過化學方法聚合出具備特殊結構的新型材料，提高導熱性能，此種方法工藝復雜、難度大、成本高、難以實現(xiàn)大規(guī)模生產；二是用高熱導率的填料粒子對聚合物進行填充，制備填充型導熱聚合物材料，這種方法工藝簡單，成本較低，是目前提高聚合物材料導熱性能的主要方法

　　在導熱聚合物材料中，當填料含量較少時，粒子之間未能形成相互接觸和作用，填料對體系的導熱性能貢獻不大，聚合物材料的熱導率不理想；當填料的添加量達到某一臨界值時，填料間接觸增多，體系內形成了大量類似網狀或鏈狀結構形態(tài)，即導熱網鏈，使得聚合物材料的熱導率大大提高。

　　導熱填料自身的導熱性能與顆粒尺寸存在很大關系，對同一種填料而言，更細微粒徑的填料具有更高的導熱系數(shù)。這是因為對于同一種導熱填料，粒徑越小，越有利于其在聚合物內部的分散以及填料之間的相互接觸，從而提高導熱系數(shù)。對于多組分填料填充型導熱復合材料來說，使用大小顆?；旌隙逊e能夠提高材料的熱導率，這是因為小顆粒能夠進入大顆粒無法占據(jù)的空間，存在于大顆粒之間的間隙中，與大顆?；蛐☆w粒形成更緊密的堆積，這樣填料之間可以形成更多的有效接觸，導熱網絡更密集，材料的導熱性能可以有效提高。

　　導熱填料的形狀也是影響導熱材料熱學性能的因素之一。常見的導熱填料主要包括粒狀、片狀、纖維狀等形態(tài)，當導熱填料具有高比表面積和長徑比時，在基體中更容易形成聲子導熱通道，有利于復合材料導熱性能的提高。有研究表面，具有高比面積的晶須和片狀填料對提高聚合物熱導率更有效，纖維次之，粉體最差，是因為晶須和片狀材料更容易形成導熱通路。

　　大多數(shù)的導熱填料與聚合物基體間的相容性較差，難以被樹脂良好的浸潤，導致填料在基體中分散性差，難以制得導熱性能優(yōu)異的復合材料。特別是一些納米材料、由于表面能高，很容易發(fā)生團聚現(xiàn)象，在基體中分散不均，形成一些缺陷，聲子在缺陷處的傳遞難以繼續(xù)，導致復合材料的熱導率沒有提高。因此，通過對導熱填料的表面改性提高粒子的分散性，改善聚合物與填料之間的界面，能夠有效提高復合材料的熱導率。

　　導熱填料大多采用溶液混合、粉末共混法、熔體共混法等方式引入聚合物基體中，不同的引入方式會影響填料的分散狀態(tài)。一般來說，熔體共混法制備的復合材料熱導率效果最差，因為熔體共混法會損害填料如石墨、碳管的長徑比；溶液混合法效果較好，能夠制備分散均一的導熱復合材料且保持填料的長徑比；而粉末共混法是指將聚合物粉末與填料粉末一起先混合均勻，在進行成型制備復合材料的方法，通常這種方法能夠制備出性能最好的復合材料，導熱填料分散在基體顆粒之間，又不會損害填料的形態(tài)，很容易形成導熱網絡，從而制得高導熱的復合材料。