在电子设备不断追求高性能和小型化的背景下,热管理已成为行业关键挑战。六方氮化硼(h-BN)因其高导热、良好绝缘和优异的热稳定性,成为理想的热管理材料。不过,h-BN 的不同形貌——片状与球形,在实际应用中表现出显著不同的性能特点,直接影响热管理系统的效能。
片状与球形 h-BN 的本质差异源于其层状晶体结构。h-BN 被称为“白石墨”,其导热性能呈现明显的各向异性:片状h-BN沿水平方向导热性能极佳,而垂直方向则显著降低,因此更适用于水平散热场景;球形h-BN因内部片晶呈多向搭接,导热呈现各向同性,有利于多方向热传递。在加工方面,球形颗粒填充率高、流动性好,更容易均匀分散于基体中;片状填料则因容易缠结,会增加体系粘度,限制填充量,但有助于提高材料机械强度。
不同形貌的 h-BN 适用于不同应用场景。片状h-BN在高剪切加工中易沿流动方向排列,形成水平导热路径,适用于LED散热基板、手机中框等;其润滑和绝缘特性也使其成为高温润滑和电子封装材料的优选。球形h-BN凭借各向同性和高填充性,更适合热界面材料(如散热膏、导热垫片)及电池热管理系统,可在垂直方向高效导热并避免局部过热,同时满足5G等高頻电路对低介电损耗的需求。
近年研究表明,将片状与球形 h-BN 复合使用可突破单一填料的局限:片状结构可作为“导热桥梁”连接球形颗粒,减少热阻空隙,构建更高效的三维导热网络,显著提升整体热导率。
此外,h-BN 的表面改性对发挥其性能至关重要。由于其化学惰性较强,表面缺乏活性基团,容易导致与基体界面结合差、热阻升高。通过羟基化、氨基化、烷基化等改性手段,可增强其与不同聚合物基体的相容性和分散性,进一步优化复合材料的导热与机械性能。
综上,片状与球形六方氮化硼在热管理中各有优势。实际应用中需结合具体散热方向、加工工艺及性能要求进行选择,甚至通过形貌复合与表面改性实现协同增效,为电子设备热管理提供更优解决方案。
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