Quale morfologia della polvere termoconduttiva di allumina presenta una buona disperdibilità?
Con lo sviluppo dei dispositivi elettronici verso la miniaturizzazione e le elevate prestazioni, un'efficiente dissipazione del calore è diventata un fattore chiave per garantirne il funzionamento stabile. Come riempitivo del nucleo dei materiali di interfaccia termica, la selezione morfologica della polvere termoconduttiva di allumina influenza direttamente la conduttività termica e la tecnologia di lavorazione dei materiali compositi. Tra le varie morfologie, l'allumina sferica, con la sua struttura geometrica unica e l'eccellente fluidità, è riconosciuta come la soluzione con la migliore disperdibilità e sta guidando l'innovazione tecnologica nel campo dei materiali termoconduttivi.
La morfologia determina le prestazioni: l'allumina sferica mostra vantaggi significativi nella disperdibilità
Nel campo dei riempitivi termoconduttivi, la morfologia della polvere di allumina ha un impatto decisivo sulla sua disperdibilità nei materiali della matrice. Studi hanno dimostrato che polveri di allumina con diverse morfologie presentano differenze significative nelle matrici polimeriche:
Polvere di allumina sferica:Presenta una forma geometrica regolare e una superficie liscia, facilitando il rotolamento e il movimento delle particelle nella matrice, ottenendo una dispersione uniforme. Presenta una buona fluidità e può riempire ermeticamente gli spazi vuoti nella matrice, formando un'efficiente rete di conduttività termica e riducendo al contempo l'usura delle apparecchiature di miscelazione.
Polvere di allumina angolare/irregolare:A causa della sua superficie ruvida e spigolosa, le particelle sono soggette a interconnessioni meccaniche e ad adsorbimento elettrostatico, con conseguente forte agglomerazione. Questo tipo di polvere ha scarsa fluidità e una distribuzione irregolare nella matrice, formando aree con bassa conduttività termica.
Polvere di allumina fibrosa:Sebbene la struttura con elevato rapporto di aspetto possa fornire percorsi di conduttività termica in direzioni specifiche, sussistono evidenti problemi di orientamento, che rendono difficile ottenere una dispersione tridimensionale uniforme e soggetta a fratture durante la lavorazione.
Polvere di allumina a forma di scaglie:La struttura planare bidimensionale fa sì che tenda a disporsi in parallelo sotto l'azione di forze di taglio. Sebbene la conduttività termica nel piano sia elevata, la conduttività termica fuori dal piano è debole e soggetta a cedimenti e delaminazione.
Meccanismo scientifico: perché la struttura sferica è più favorevole alla dispersione?
Il vantaggio di disperdibilità dell'allumina sferica deriva dal suo esclusivo meccanismo fisico di azione:
Effetto geometrico:Le particelle perfettamente sferiche subiscono una forza uniforme nel campo di flusso, riducendo la concentrazione di stress locale causata da forme irregolari. Quando la distribuzione granulometrica delle particelle è compresa tra 1 e 5 micron, le particelle sferiche possono raggiungere la densità di impaccamento ottimale (teoricamente fino al 74%), che è molto più elevata rispetto ai riempitivi angolari (circa il 64%) e lamellari (circa il 58%). Un impaccamento compatto comporta meno difetti di interfaccia e una rete di conduttività termica più coerente.
Caratteristiche della superficie:L'energia superficiale dell'allumina sferica preparata con il metodo del plasma è relativamente bassa e la purezza può superare il 99,99% dopo il trattamento di purificazione, riducendo l'interazione dell'interfaccia causata dalle impurità.
Comportamento reologico:Le particelle sferiche producono un effetto di rotolamento a sfere sotto l'azione del taglio, e la viscosità del sistema diminuisce rapidamente con l'aumentare della velocità di taglio, mostrando le tipiche caratteristiche pseudoplastiche dei fluidi. Questo rende il materiale più scorrevole durante la lavorazione e può ripristinare rapidamente la resistenza strutturale dopo l'arresto, prevenendo cedimenti.
Un rapporto del settore degli anelli in polvere mostra che la resistenza termica del grasso siliconico termoconduttivo riempito con allumina sferica può essere ridotta di oltre il 50% rispetto ai prodotti tradizionali e la differenza di temperatura può raggiungere i 15 ℃ nelle applicazioni di dissipazione del calore della CPU. Questi dati confermano pienamente l'effetto migliorativo di una buona dispersione sulla dissipazione del calore effettiva.
riassumere
Nel campo dei materiali per la gestione termica, la progettazione morfologica è diventata una strategia chiave per migliorare le prestazioni dei riempitivi. L'allumina sferica presenta vantaggi significativi in termini di disperdibilità grazie alla sua forma geometrica regolare, alla bassa energia superficiale e all'eccellente fluidità, fornendo una base materiale per la miniaturizzazione e lo sviluppo di dispositivi elettronici ad alta potenza. Con il continuo progresso delle tecnologie di modifica superficiale e dei processi di compounding, i riempitivi di allumina sferica stanno superando i limiti tradizionali e svolgono un ruolo sempre più importante in settori come le comunicazioni 5G, i chip di fascia alta e i veicoli a nuova energia.
In futuro, grazie all'innovazione collaborativa nel controllo della morfologia, nell'ingegneria delle superfici e nell'ottimizzazione delle formule, si prevede che la polvere termoconduttiva di allumina sferica consentirà la costruzione precisa di reti termoconduttive, introducendo innovazioni rivoluzionarie nei materiali per la gestione termica. L'accumulo tecnologico di imprese nazionali come Dongchao New Materials sta guidando la transizione della Cina da gigante dei materiali a potenza nel settore.