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鄒小姐：13326633089 -
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氧化鎂（MgO）是應用十分廣泛的化工材料，具有優良的化學惰性、耐熱性、絕緣性和導熱性，其中比較突出的是良好的抗高溫氧化性能，適中的堿性，由于存在氧空位和單電子而產生的親電子性等，這些性質為氧化鎂的應用提供了重要的基礎條件。
一(yi)般氧化鎂是片狀結晶，但是經研究發現一(yi)些特殊形貌的(de)氧化鎂在很多方面(mian)都有著(zhu)十分有效的(de)應(ying)用。例如球(qiu)形氧(yang)化鎂可以在色譜法中作為固定相材料，可(ke)以作為(wei)吸附有(you)毒(du)物質的材(cai)料，以(yi)及(ji)添加(jia)到(dao)塑料(liao)中提高導熱性等方(fang)面(mian)都有(you)十分重(zhong)要(yao)和(he)有(you)效(xiao)的應用(yong)。
球(qiu)形氧(yang)化鎂
導熱填料的類型
高分子聚合物(wu)材(cai)料的導熱率普遍(bian)偏低，大(da)部分常見材(cai)料(liao)的熱(re)導率(lv)在(zai)0.3W/m·K左右，所以為了提(ti)高高分子聚(ju)合(he)(he)物(wu)的導(dao)(dao)熱(re)性能，需要在聚(ju)合(he)(he)物(wu)材(cai)科中填充導(dao)(dao)熱(re)填料。通過共混的方法將導(dao)(dao)熱(re)系數較高的導(dao)(dao)熱(re)填料均(jun)勻地分散到聚(ju)合(he)(he)物(wu)基(ji)體(ti)(ti)中，填料之間形成(cheng)相(xiang)互接觸的導(dao)(dao)熱(re)網鏈，以使(shi)得高分子聚(ju)合(he)(he)物(wu)的導(dao)(dao)熱(re)性能滿足應用需求。
導熱填料主要分為炭基材料、金屬材料和非金屬無機材料三種(zhong)，幾(ji)種(zhong)常見填料的熱導率如下表：
1. 炭基(ji)材料
部分炭(tan)(tan)基(ji)材料(liao)的(de)(de)導熱率明顯高于金屬(shu)材料(liao)和無機(ji)非金屬(shu)材料(liao)，炭(tan)(tan)基(ji)材料(liao)因(yin)其(qi)微觀結構(gou)十(shi)分獨(du)特，導熱性能(neng)(neng)具有(you)各(ge)項異性。以(yi)石墨(mo)為(wei)例，石墨(mo)具有(you)較為(wei)典型的(de)(de)層狀(zhuang)結構(gou)，同(tong)時以(yi)電子(zi)和聲子(zi)的(de)(de)雙重機(ji)制(zhi)起到(dao)作(zuo)用，因(yin)此石墨(mo)的(de)(de)導熱性能(neng)(neng)良好(hao)，具備各(ge)項異性的(de)(de)特點，同(tong)時價格便宜(yi)并能(neng)(neng)與基(ji)體(ti)(ti)良好(hao)混合，一般被認為(wei)是首選導熱填(tian)料(liao)。
石(shi)墨(mo)導熱片
2. 金屬材料(liao)
金屬(shu)(shu)材料是(shi)(shi)公(gong)認的熱的良(liang)導體(ti)(ti)，不僅是(shi)(shi)高分子(zi)材料的填(tian)充劑方(fang)面，在航天、機械(xie)制造等方(fang)面都有較(jiao)為成熟而且廣(guang)泛(fan)的應用。金屬(shu)(shu)材料內部存在著大量(liang)自由電子(zi)，其導熱(re)性能主要取決于這些內部的大(da)量電(dian)子的自由移(yi)動，一般(ban)金屬(shu)材(cai)料的(de)導熱系數(shu)較高。同時因為(wei)金屬(shu)材(cai)料的(de)導電(dian)性能良好(hao)，在作為(wei)填充(chong)劑制(zhi)備的(de)復合材(cai)料中，可(ke)以(yi)提供其導電(dian)性。
但是金(jin)屬材(cai)料(liao)的密度較(jiao)大，與高(gao)分(fen)子聚合(he)(he)材(cai)料(liao)難以均勻地混(hun)合(he)(he)，這就制約了其在高(gao)分(fen)子材(cai)料(liao)導熱填料方面(mian)的應用(yong)。
3. 無機非金屬材料
無機非金屬主要依靠聲子導熱，一般導熱(re)系數(shu)相對于炭基材(cai)(cai)料(liao)(liao)和(he)金屬材(cai)(cai)料(liao)(liao)較低，但有較好的絕緣性。主要分為金屬氮化物(wu)和金屬氧(yang)化物(wu)，金(jin)屬(shu)氮化物填料包括: BN、AlN等;金屬氧化物填料包括:MgO、Al203等。
其中氮化物以(yi)晶體(ti)的形式存在，結(jie)構規律且致密，聲子在晶體(ti)中傳(chuan)播阻力較(jiao)小，因(yin)此(ci)熱量可以(yi)比(bi)較(jiao)有(you)效傳(chuan)遞。但是氮化物純(chun)度越高，價(jia)格也就(jiu)高。金屬(shu)氧化物雖(sui)然導(dao)熱系(xi)數不高，但是價(jia)格便宜，材(cai)料來源廣泛(fan)，因(yin)此(ci)應(ying)用比(bi)較(jiao)廣泛(fan)。
在氧(yang)化(hua)物中最常(chang)用的是氧(yang)化(hua)鋁和氧(yang)化(hua)鎂，氧(yang)化(hua)鋁導熱(re)性能相對較低，但(dan)成本不高，所(suo)以應用比較廣泛(fan)。氧(yang)化(hua)鎂(mei)的導熱(re)系數(shu)雖然比氮化(hua)硼(peng)要(yao)(yao)低，但(dan)比氧(yang)化(hua)鋁要(yao)(yao)高，為36W/m·K，而且成本較低，所以在導熱填料應(ying)用上也越(yue)來越(yue)受到關(guan)注(zhu)。
不同填料形貌對導熱性能的影響(xiang)
一般(ban)棒狀(zhuang)和有(you)一(yi)定長徑比(bi)的片(pian)狀(zhuang)結構填(tian)料(liao)(liao)，加(jia)入高(gao)分子(zi)材(cai)料(liao)(liao)中比(bi)較容易在其中形成導(dao)熱(re)網鏈，從而提高(gao)了復(fu)合材(cai)料(liao)(liao)的導(dao)熱(re)性能，但(dan)是此類填(tian)料(liao)(liao)會在加(jia)工過(guo)程(cheng)中發生取向(xiang)分布，即棒狀(zhuang)結構方向(xiang)不一(yi)-致，會導致復合材料的導熱性能產生各向異性，加(jia)工(gong)方向的導熱系(xi)數遠遠高于垂(chui)直加(jia)工(gong)方向的導熱系(xi)數。
片狀填(tian)料
因此在設(she)計生(sheng)產填料產品形狀時(shi)，盡量使(shi)填料取向(xiang)方向(xiang)一致，從而提高復合材料的導熱效(xiao)率。
相(xiang)比之下，由于球形結構(gou)的各(ge)向同性(xing)，因此(ci)球形填(tian)料(liao)對提高復合材料(liao)的導熱性能效(xiao)果，相比(bi)于棒狀(zhuang)(zhuang)或片狀(zhuang)(zhuang)結構來講更有優勢。同時球形粉(fen)(fen)體(ti)顆粒粒徑(jing)較小且(qie)分(fen)布均(jun)勻，表面形貌規則，粉(fen)(fen)體(ti)的堆(dui)積密度顯著增大(da)，可以很大(da)程度上改善(shan)粉(fen)(fen)體(ti)的流動性和分(fen)散性，最(zui)大(da)限度地消(xiao)除團聚(ju)的影響，使粉(fen)(fen)體(ti)內(nei)部的缺陷(xian)得到改善(shan)。
球形氧(yang)化鎂的發展現狀
對(dui)于球形氧化鎂產品(pin)，由于涉及(ji)高(gao)性能芯片技術的(de)應用，國外對(dui)氧化鎂球形化合成(cheng)技術高(gao)度保密(mi)，產品(pin)的(de)國際采購(gou)較為(wei)困難，也無(wu)法獲取產品(pin)的(de)完整技術參數和(he)專業制(zhi)造(zao)設(she)備(bei)等(deng)資料。據有關文獻報道(dao)，目前世界上僅有日(ri)本、美國、以(yi)色列(lie)等(deng)少(shao)數科技發達國家掌握該產品(pin)的(de)合成(cheng)制(zhi)造(zao)技術。
粉體(ti)球(qiu)形化的物理(li)和化學方(fang)法
目前(qian)主(zhu)要通過兩種方法制備球形氧化鎂：
（1）以鎂鹽(yan)為(wei)原料(liao)首(shou)先得到制備球形氧化鎂的前(qian)驅(qu)體，將(jiang)前驅體熱(re)處(chu)理得到(dao)球形氧化(hua)鎂，一般前驅體為球形(xing)(xing)堿(jian)式(shi)碳(tan)酸(suan)鎂(mei)或球形(xing)(xing)氫氧化鎂(mei)或球形(xing)(xing)堿(jian)式(shi)草酸(suan)鎂(mei)。
（2）將(jiang)氧化鎂粉末與(yu)溶劑和粘(zhan)合(he)劑混合(he)后，通(tong)過(guo)機械成(cheng)型(xing)得到(dao)球(qiu)形氧化鎂，經(jing)過(guo)熱處理得到(dao)球(qiu)形氧化鎂產物。
但(dan)在產業化的(de)探索中，氧化鎂(mei)的(de)球形(xing)化更多(duo)的(de)還是依賴(lai)基于球形(xing)氧化鋁和球形(xing)硅微粉(fen)的(de)技(ji)術積累，在全球范圍內(nei)，目前(qian)Denka已走在前列，國內也有一些球形粉企業正在進行產線布局。相信隨著5G和新能源汽車等新興市場的火熱，被視作接棒球形氧化鋁的“下一代導熱填料”的球形氧化鎂，也能盡快量產，實現國產化替代，從而開始大規模的應用推廣。
擴(kuo)展閱(yue)讀：
粉體(ti)圈(quan)小吉(ji)
