六方氮化硼导热填料

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随着电子技术的飞速发展，如今更小、更热、更快的电子设备比以往任何时候都需要更大的冷却功率。否则，高温会对电子元件的稳定性、可靠性和寿命产生不利影响。因此，制造商经常在电子产品的散热源和散热器之间添加聚合物作为主体，以导热粉作为填充聚合物复合材料，以帮助形成良好的导热通道。然而，为了防止短路问题，这些导热填料必须电绝缘。
要知道导热填料顾名思义就是在基体材料中添加以增加材料填料的导热系数，常用导热填料氧化铝、氧化锌、氧化镁、氮化铝、氮化硼、碳化硅等。当导热填料的添加量较低时，填料随机分散在聚合物基体中。填料之间很少接触和重叠，难以形成有效的导热通道和网络。在这种情况下，填料之间的“桥梁”无法相互连通，热流根本无法通过，只能通过基体。此时复合材料的热导率与基体的固有热导率相差不大。随着导热填料的进一步加入，填料开始相互接触，在高分子复合材料中形成更多的导热链或网络（高分子基体和填料为连续相），复合材料的导热系数将增加。在这种情况下得到显着改善。
氮化硼被广泛用作具有电绝缘性的导热材料。氮化硼是由氮原子和硼原子组成的晶体（BN），其化学成分为43.6%的硼和56.4%的氮。BN具有类石墨晶体结构，最常用的是六方BN（H-BN）和立方BN（C-BN），其中六方氮化硼具有高电绝缘性，此外还有强度高、重量轻、耐腐蚀等优点。
此外氮化硼的热膨胀系数（CTE）低至41×10-6℃-1。此外，板BN硬度低，质量较软。因此，BN粒子在热压过程中会发生变形，容易相互接触，形成相互重叠的网状结构，创造更多的声子传播路径，从而提高聚合物的导热性。研究发现，填充片状BN颗粒的聚合物导热系数大于13.00W/（m·K），而聚合物/刚性导热陶瓷颗粒的导热系数一般小于3.50W/（m·K）或基体树脂的20倍。
目前，制备的高导热BN/聚合物复合材料根据填料的分布状态主要分为两种：填料的随机分布和填料的三维（3D）分布。
(1)三维（3D）包装排列和分布
近年来，研究热点和难点主要集中在具有3D骨架结构的导热复合材料上。减少填料与聚合物基体之间的界面数量，降低界面热阻，是提高导热性的关键，有序的3d结构不仅可以减少界面数量，还可以作为导热通路，使大部分能量沿着导热骨架传递，导热填料含量低的复合材料也可以获得更高的导热系数。
(2)填料的随机分布
通过共混和表面改性提高了复合材料的导热性。混合是一种简单的物理方法，将几种材料均匀混合成一个形状，从而改善或改变材料的性能。材料表面改性可以实现材料的新性能和新应用，相比石墨烯，h-BN缺乏有效的化学活性位点，使得h-BN表面改性更加困难，目前研究最具代表性的是两种共价改性和非共价改性共价修饰，例如引入官能团的某些特征。
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