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ニュース > 業界の動態 > 熱シリカゲル用アルミナフィラーの効果は悪いですか？

  • 熱シリカゲル用アルミナフィラーの効果は悪いですか？

    エレクトロニクス産業の発展に伴い、電子部品や集積回路は高密度で小型化される傾向にあり、「熱」は電化製品の運用の最大の敵となっています。不十分な熱放散によって引き起こされる電気的故障を最大限に回避するために、熱伝導性シリカゲルは、一般に、電子製品の発熱体と熱放散設備との間の接触面に適用される。


    熱伝導シリカゲルは、ある程度の柔軟性、優れた断熱性、圧縮性、表面の自然粘度を備えた製品で、ギャップを利用して熱を伝達する設計のために特別に製造されています。隙間を埋め、加熱部と放熱部の伝熱を完了するだけでなく、断熱・衝撃吸収の役割も果たし、機器の小型化や超薄型化の設計要件を満たし、厚みは広い範囲なので、それは一種の極端です。優れた熱伝導性フィラー材料は、電子および電気製品で広く使用されています。


    ただし、通常のシリカゲルは熱伝導性が低いため、熱伝導性を高めるために適切な熱伝導性フィラーを添加する必要があります。無機非金属熱伝導性絶縁粉末フィラーの中でも、アルミナは優れた絶縁性を備えているだけでなく、熱伝導率は低くありません（室温での熱伝導率は30W / m・Kです）。さまざまな利点があり、最も一般的に使用されている熱伝導性フィラーの1つになっています。


    しかし、熱伝導率は良いと言われていますが、実は「良い」からはまだ程遠いです（例えば、窒化アルミニウムの熱伝導率は150W / m・Kで、その5倍以上）。 。アルミナに最適な場所は、費用対効果が高いことです。この利点を失わないために、同時にアルミナの適用上の利点を改善するために、同じ原料を前提としてシリカゲルの熱伝導率を改善する方法を見つける必要があります。 2つの主なオプションがあります。1つは、フィラーがマトリックス内に熱伝導チェーンまたは熱伝導ネットワークを形成できることです。もう1つは、アルミナフィラー自体の熱伝導率を向上させることです。


    1.熱ネットワークの形成


    熱力学によれば、熱伝導は、振動エネルギーの形での熱エネルギーの伝達、つまり、物質内の微細な粒子の衝突と伝達です。シリカゲルは非対称の極性鎖結合からなる高分子材料であるため、分子鎖全体が完全に自由に動くことができず、原子、基、鎖結合の振動しか起こらないため、熱伝導率が非常に低く、貧弱です。熱伝導体。、材料の熱伝導率を高めるために高熱伝導率フィラーを充填することによってのみ。


    添加するフィラーの量が少ない場合、シリカゲルマトリックス中のフィラーの分布はほぼ島の形になり、この時点では熱伝導率は大幅に向上しません。熱伝導性絶縁シリカゲルの熱伝導率を向上させるためには、シリカゲルに充填されるアルミナの量を増やして、アルミナ粒子が材料内部に熱伝導チャネルを形成するようにする必要があります。ただし、アルミナの充填量をやみくもに増やすと、シリカゲルシステムのプロセス性能や製品の性能に影響を与えます。一般的に、アルミナを熱伝導性材料に充填すると、熱伝導性材料の引張強度は充填量の増加そして硬度は徐々に増加しますが、材料の柔軟性は徐々に低下し、破断点伸びは減少し続けます。これは、アルミナがポリマー複合材料に充填され、アルミナ粉末がマトリックスを強化するためです。 。


    したがって、高熱伝導性の絶縁シリカゲル材料を調製する場合、熱伝導性の絶縁シリカゲルは材料の熱伝導率を必要とするだけでなく、粘度、圧縮性の要件もあるため、単に充填量を増やして熱伝導率を上げることに頼ることはできない。 、および柔軟性。熱伝導性シリカゲル材料の熱伝導性をさらに改善したい場合は、アルミナフィラー自体の性能を改善する必要があります。さらに、さまざまな粒子サイズと形状の熱伝導性フィラー、およびさまざまなタイプの熱伝導性フィラーを使用することで、さまざまなフィラーの特性を活用し、材料の熱伝導性を向上させ、コストを削減することもできます。


    サーマルシリカの場合、粘度、圧縮率、柔軟性も重要です




    2.アルミナ自体の熱伝導率を向上させる


    アルミナ自体の熱伝導率を上げるには、結晶の結晶化度と密度を向上させる必要があるため、アルミナフィラーのα相含有量を高くする必要があります。これは、α相アルミナが最も多い六方晶構造であるためです。アルミナバリアントの重要性。緻密な構造。さらに、α相ナノアルミナは、高硬度、高強度、耐熱性、耐食性などの特性も備えており、その製造には、主に以下を使用したさまざまなプロセスルートがあります。


    1.化学熱分解


    化学熱分解法には、硫酸アンモニウム熱分解法、炭酸アルミニウムアンモニウム熱分解法、スプレー熱分解法があります。




    ①硫酸アンモニウム熱分解法では、硫酸アンモニウムアルミニウム溶液を硫酸アンモニウムと反応させて硫酸アンモニウムを生成し、加熱してナノアルミナに分解します。工程は簡単ですが、製造サイクルが長く、大型化が困難です。 -規模;


    ②硫酸アンモニウム熱分解法を改良し、炭酸アンモニウムアルミニウム熱分解法を形成しました。現在、硫酸アンモニウムと重炭酸アンモニウムを反応させてドーソナイトアンモニウム前駆体沈殿物を調製し、1200℃で燃焼させて得られることが報告されています。粒子サイズが15nmのアルミナ粉末。


    ③スプレー熱分解法は、金属塩溶液をミスト状の高温雰囲気に噴霧し、その中の水分を蒸発させ、金属塩を熱分解し、固相を沈殿させ、ナノアルミナセラミック粉末を噴霧する方法です。直接用意されています。


    2.アモルファス結晶化法


    この方法は、主にアニーリング後にアモルファス化合物を結晶化するためのものです。この方法は、正確な組成のナノ材料を製造することができ、成形プロセスを経る必要がなく、ナノアルミナはアモルファス状態から直接調製することができます。この方法で製造されたナノ構造材料の可塑性は、結晶子のサイズに非常に敏感です。粒子サイズが小さい場合にのみ可塑性が向上します。そうでない場合、材料は非常に脆くなります。この方法は、装置と技術が単純で、高収率、低コスト、環境汚染が少ないですが、粒度分布が不均一であり、凝集しやすい方法です。


    3.ゾルゲル法


    この方法は、酸化物ナノ粉末の調製に広く使用されています。化学プロセスでは、原材料を加水分解して活性モノマーを生成し、次にそれらを重合してゾルにし、次に特定の構造を持つゲルを生成し、最後に乾燥および熱処理してナノ粒子を取得します。全体の反応は次のとおりです。分子状態-ポリマー-ゾル-ゲル-結晶（またはアモルファス）プロセス。


    ゾルゲル法は、反応温度が低く、生成物の結晶形状と粒子サイズを制御でき、粒子の均一性が高く、純度が高く、反応プロセスの制御が容易で、副反応が少ないが、生成物の凝集の問題が大きく、有機材料が原料として使用するため、毒性が高く、価格も高い。


    4.液相沈殿法


    液相沈殿法は、溶液状態での化学反応により原料中の有効成分を沈殿させ、ろ過、洗浄、乾燥、熱分解してナノ粒子を生成します。直接沈殿法、共沈法、均一沈殿法があります。




    ①直接沈殿法は、溶液から沈殿反応によりナノ粒子を調製することです。


    ②共沈法は、混合金属塩溶液に沈殿剤を加えて成分を混合・沈殿させた後、加熱分解して超微粒子を得る方法です。


    ③均一沈殿法は、ゆっくりと加水分解しやすい材料を沈殿剤として使用し、粒子の成長速度を加水分解速度で制御してナノ粒子を得る方法です。凝集を抑え、製品サイズが均一で、粒度分布が狭く、純度が高い。


    沈殿法は、操作が簡単で、プロセスフローが短く、低コストですが、反応は溶液成分、濃度、温度、時間などによって簡単に制御でき、分散粒子を形成するのは簡単ではありません。しかし、近年、凍結乾燥、共沸乾燥、超臨界乾燥などのプロセスの導入により、固い凝集の問題が効果的に解決され、高品質のナノ粒子を製造することができます。


    5.逆ミセルマイクロエマルション法


    この方法では、2つの非混和性溶液の一方をもう一方の相（油相）に小さな液滴（水相）の形で分散させてマイクロエマルジョン（w / oタイプ）を形成し、水相を酸化として使用します化合物や水酸化物が生成するマイクロリアクターでは、析出反応が起こり、洗浄・乾燥・煆焼によりナノアルミナ粉末が得られます。


    逆ミセルマイクロエマルション法は操作が簡単で、原料成分を変えることで粒度を制御でき、粒度分布が狭い。均一な多相無機化合物粉末の製造は、機能性セラミック材料の製造に非常に重要である。 。ただし、生成物の粒子が細かすぎるため、後続の分離プロセスが困難になります。


    6.溶剤蒸発法


    この方法では、金属塩溶液を小さな液滴にし、溶媒をすばやく蒸発させ、溶質をナノ粒子に沈殿させます。溶媒蒸発法には、直接乾燥、噴霧乾燥、凍結乾燥、および超臨界乾燥が含まれます。




    ①乾燥方法は酸効率が低く、品質が悪く、用途が限られています。


    ②噴霧乾燥法は、硝酸アルミニウムと炭酸アルミニウムアンモニウムを原料としており、操作は簡単ですが、硝酸アルミニウムは窒素酸化物を放出し、環境を汚染する可能性があります。


    ③凍結乾燥法は製品の均一性は良好ですが、コストが高くなります。


    ④超臨界流体乾燥技術は硝酸アルミニウムを原料とし、無機塩有機溶剤系で製造されるアルミナは、粒度が小さく、細孔径が大きく、密度が低く、表面エネルギーが高く、製品への応用可能性が高い。


    さらに、アルミナの形態も熱伝導率にさまざまな程度の影響を及ぼします。異なる焼成制御によれば、アルミナの結晶形態は、ワーム様、フレーク状、球形（準球形）などを示すことがあります。現在、高熱伝導率の絶縁材料で満たされたアルミナの形態は、主に球形（準球形）です。 -球形）。）主に。フレークアルミナを使用して高い熱伝導率と絶縁シリコーンゴム複合材料を製造している研究機関もいくつかあります。


    画像
    球状アルミナとフレークアルミナ


    要するに、熱伝導性絶縁シリカゲルのフィラーアルミナとして、その結晶形態と粒度分布は、熱伝導性絶縁シリカゲル材料の熱伝導率と製品性能に大きな影響を与えるでしょう。したがって、複合材料の熱伝導率を向上させるためには、アルミナの性能指標を制御することが非常に重要な作業です。

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