Yüksek maliyet{0}}performans oranından, kararlı kimyasal özelliklerinden ve mükemmel elektrik yalıtımından yararlanan alümina, termal iletken dolgu pazarında en yaygın kullanılan temel malzeme haline geldi. Ancak termal iletkenliği sabit bir değer değildir ancak tozun mikro-morfolojisi, kristal yapısı (tek kristal/çok kristalli) ve paketleme yöntemiyle yakından ilişkilidir. Geleneksel açısal parçacıklardan titizlikle tasarlanmış küresel ve pul şekillere ve ayrıca ortaya çıkan çokyüzlü tek kristallere kadar, alüminanın morfolojik evrimi sürekli olarak temel bir hedef etrafında döner: daha düşük dolgu yüklerine sahip bir polimer matris içinde daha verimli ısı iletim ağlarının nasıl inşa edileceği.
Küresel Alümina
Küresel alümina, parçacık boyutları tipik olarak birkaç mikrondan birkaç on mikrona kadar değişen düzenli bir küresel yapı sergiler. Performansı, teknolojik olgunluğu ve maliyeti dikkate alındığında küresel alümina, sektör tarafından en iyi genel değere sahip, uygun maliyetli-termal iletken toz malzeme olarak kabul edilmektedir.
Başlıca avantajları şunlardır:
Yüksek Doldurma Kapasitesi:Yüksek küreselliği ve düşük özgül yüzey alanı nedeniyle, yüksek-yoğunluklu doluma olanak tanır ve bunun sonucunda, eşit şekilde dağılması kolay, düşük viskoziteli ve iyi akışkanlığa sahip karışımlar elde edilir.
Yüksek Isı İletkenliği:Termal performansı parçacık boyutu dağılımıyla yakından ilgilidir. Yüksek doldurma kapasitesi, sürekli termal iletken ağların oluşturulmasına yardımcı olarak kompozit malzemenin termal iletkenliğini artırır.
Mükemmel Genel Performans:Mükemmel elektrik yalıtımına, yüksek termal stabiliteye, düşük termal genleşme katsayısına ve iyi mekanik özelliklere sahiptir; bu da onu elektronik paketleme gibi yüksek-performans alanlarına uygun hale getirir.
Düşük -ışının Özellikleri:Üst düzey yarı iletken ambalajlama gibi özel uygulamalar için küresel alümina, 10 ppb'nin altında kontrol edilen uranyum içeriğiyle üretilebilir ve böylece -ışınların neden olduğu hafif hatalar etkili bir şekilde önlenir.
Gaogong Endüstri Araştırma Enstitüsü'nün verilerine göre, küresel termal iletken toz malzeme pazarının büyüklüğü 2022'de 5,04 milyar RMB idi ve küresel alümina termal iletken toz %50,8'i (2,56 milyar RMB) oluşturuyordu. Ana alt uygulamaları termal arayüz malzemeleri (%48) ve termal olarak iletken mühendislik plastikleridir (%17).
Küresel alümina hazırlama süreci karmaşıktır; özellikle yüksek-sıcaklıktaki alev akışı altında alümina faz geçişini kontrol eder. -fazının yanı sıra, ürünler sıklıkla δ ve θ fazlar gibi safsızlık fazları içerir ve bunlar potansiyel olarak termal iletkenliği etkileyebilir. Karşılaştırıldığında,küresel alüminaparçacıklar hafif düzensizliklerle yaklaşık olarak küreseldir, yüksek -faz içeriğine sahiptir ve üretilmesi daha kolaydır. Akışkanlığı ve doldurma kapasitesi biraz düşük olsa da performans ve maliyet arasında iyi bir denge kuruyor.
Pul Alümina
Flake alumina features a two-dimensional platelet structure with an adjustable aspect ratio (typically >10:1). Tanelerin radyal boyutu genellikle 0,5 ila 50 μm arasında değişir ve kalınlık tipik olarak 50 ila 500 nm arasındadır. İyi-gelişmiş parçacıklar sıklıkla düzenli bir altıgen morfoloji sergiler.
Temel özellikler şunları içerir:
Verimli Termal Ağ:Pul parçacıkları "yüz-yüz yüze- termal yollar oluşturmak için kolayca birbirleriyle temasa geçer, bu da düşük termal direnç ve yüksek ısı transferi verimliliği sağlar.
Güçlü Arayüzey Bağlanması:Pürüzsüz yüzey, polimer makromoleküler zincirlerle bağlanmayı kolaylaştırarak ısı transferi için faydalı çapraz bağlı bir yapı oluşturur.
Ayarlanabilir Termal Genleşme Katsayısı:Bu, termal arayüz malzemelerinin boyutsal stabilitesinin geliştirilmesine yardımcı olur.
Tek başına termal iletkenlik göz önüne alındığında pul alümina şüphesiz en uygun seçimdir. Ancak pratik uygulamalar sıklıkla malzeme seçimini gerektirir. Pul alümina, polimerlerde sistem viskozitesini artırma eğiliminde olup işlenebilirliği etkiler ve çökelmeye eğilimli olup malzemenin delaminasyonuna yol açar. Bu faktörler kalıplama işlemine daha yüksek talepler getirir ve termal olarak iletken silikon pedlerde nispeten sınırlı uygulamasının temel nedenleridir. İki{{4}boyutlu pul alümina, pulların katman birleşimiyle düzenli katman-oluşturulmasını sağlamak için vakum-destekli filtreleme, sıcak presleme veya elektrospinleme gibi teknikler kullanılarak yapısal olarak tasarlanabilir. Bu, etkili-düzlemsel ısı iletim yolları oluşturarak, büyük düz{11}}panel ısı dağıtımı gibi uygulamalar için yüksek düzlem içi ısı iletkenliğine sahip anizotropik ısıl iletken malzemelerin tasarlanmasını ve geliştirilmesini mümkün kılar.
Çokyüzlü Alümina
Çokyüzlü alümina, oktahedronlar veya tetradekahedronlar gibi yapılara sahiptir. Görünüşü neredeyse küreseldir, ancak yüzeyi birden fazla pürüzsüz kristal yüzeyden oluşur ve parçacığın iç kısmı tek bir kristaldir.
Temel avantajlar şunlardır:
Tek Kristal Yapısı:Atomlar, tane sınırları olmaksızın oldukça düzenli bir şekilde düzenlenir, bu da fonon saçılımını önemli ölçüde azaltır ve yüksek içsel termal iletkenlik sağlar.
Yüz-Temaslı Termal İletim:Parçacıklar "yüz-yüz yüze-temas yoluyla termal ağlar oluşturarak geniş bir ısı transfer alanı ve düşük arayüzey termal direnci sağlar.
Yoğun Yapı:Neredeyse gözenek ve çatlak içermediğinden termal direnci en aza indirir.
Çokyüzlü tek-kristal alümina, hem termal iletkenlik verimliliği hem de yapısal verimlilik açısından geleneksel küresel alüminayı geride bırakır. "Yüz teması" yoluyla termal ağlar oluşturarak, Termal Arayüz Malzemeleri (TIM'ler) için termal yollarda performans atılımlarına yönelik yeni bir yol sunar. Son derece zorlu termal iletkenlik gereksinimlerine sahip üst düzey termal yönetim malzemeleri için özellikle uygundur.