新聞摘要:通常，氧化鎂以片狀晶體形式存在，然而，一些特殊的形貌在許多方面具有有效的應用。特別是球形氧化鎂，它在許多領域中都表現(xiàn)出優(yōu)良的性能，如色譜法中作為固定相材料，可以作為有毒物質(zhì)的吸附材料，還可以添加到塑料中以提高其導熱性。
一、概述
通常，氧化鎂以片狀晶體形式存在，然而，一些特殊的形貌在許多方面具有有效的應用。特別是球形氧化鎂，它在許多領域中都表現(xiàn)出優(yōu)良的性能，如色譜法中作為固定相材料，可以作為有毒物質(zhì)的吸附材料，還可以添加到塑料中以提高其導熱性。
二、導熱填料的類型
聚合物材料的導熱率通常較低，大部分常見材料的熱導率在0.3W/m·K左右。因此，為了提高聚合物的導熱性能，需要在其中填充導熱填料。通過均勻混合導熱系數(shù)較高的填料和聚合物基體，可以形成相互接觸的導熱網(wǎng)鏈，從而改善聚合物的導熱性能。
導熱填料主要分為三種類型：炭基材料、金屬材料和非金屬無機材料。
1、炭基材料
一些炭基材料的導熱率明顯高于金屬材料和非金屬無機材料。由于其微觀結(jié)構(gòu)獨特，炭基材料的導熱性能具有各向異性。以石墨為例，它具有典型的層狀結(jié)構(gòu)，通過電子和聲子的雙重機制進行熱傳導，因此具有較好的導熱性能和較低的價格。
2、金屬材料
金屬材料是公認的優(yōu)良導熱體，不僅在填充聚合物材料方面，而且在航天、機械制造等領域都有廣泛應用。金屬材料內(nèi)部存在大量的自由電子，這些自由電子的自由移動是金屬材料導熱的主要機制。然而，由于金屬材料的密度較大，與高分子聚合材料的混合難度較大，這限制了它在高分子材料導熱填料方面的應用。
3、非金屬無機材料
非金屬無機材料主要以聲子導熱為主，其導熱系數(shù)一般低于炭基材料和金屬材料。但是這些材料通常具有較好的絕緣性，這一點是其他材料不可及的。常見的非金屬無機填料包括金屬氮化物如BN、AlN和金屬氧化物如MgO、Al2O3等。
在氧化物中，常用的填料是氧化鋁和氧化鎂。雖然氧化鋁的導熱性能較低，但其成本不高，因此在應用中較為廣泛。相比之下，氧化鎂的導熱系數(shù)雖然低于氮化硼，但高于氧化鋁，且成本較低，因此在導熱填料方面的應用越來越受到關注。
三、不同填料形貌對導熱性能的影響
在棒狀或具有一定長徑比的片狀結(jié)構(gòu)填料中加入聚合物材料，有助于形成導熱網(wǎng)鏈，從而提高復合材料的導熱性能。然而，這種類型的填料在加工過程中會發(fā)生取向分布，即棒狀結(jié)構(gòu)的方向不一致，這會導致復合材料的導熱性能產(chǎn)生各向異性，加工方向的導熱系數(shù)遠高于垂直加工方向的導熱系數(shù)。因此，設計并生產(chǎn)填料的取向盡可能一致是提高復合材料導熱效率的關鍵。
相比之下，由于球形結(jié)構(gòu)的各向同性，球形氧化鎂填料對提高復合材料的導熱性能具有顯著優(yōu)勢。此外，球形氧化鎂粉體顆粒的粒徑較小且分布均勻，表面形貌規(guī)則，可以顯著改善粉體的流動性和分散性，較好地消除團聚現(xiàn)象對性能的影響。因此，在設計和制備過程中使用球形氧化鎂填料以增強復合材料的導熱性能是非常明智的選擇！
