열 인터페이스 재료의 열전도율은 필러와 관련이 있습니다.

감열재는 전자 장비의 방열용으로 널리 사용될 뿐만 아니라 5G 통신, 신에너지 차량 등에서도 수요가 증가하고 있습니다. 또한 군사 장비 및 항공 우주 분야에서도 폭넓은 응용 가능성을 가지고 있습니다.

열 전도성 재료의 일종인 열 전도성은 당연히 열 인터페이스 재료의 가장 중요한 기술 지표입니다. 일반적으로 사용되는 열전달물질은 주로 충진형(Filled Type)으로 주로 고분자 매트릭스에 열전도도가 높은 충진재를 충진하여 제조된다.

일반적으로 폴리머 매트릭스의 고유 열전도율은 상대적으로 낮습니다(약 0.2W/(m·K)). 따라서 열전달 물질의 열전도율은 필러에 의해 결정되는 경우가 많습니다.

유형에 따라 열전도율이 다릅니다.

일반적으로 사용되는 열전도성 필러는 크게 금속 열전도성 필러, 탄소 소재 열전도성 필러, 무기 열전도성 필러로 나눌 수 있습니다.

금속은 열전도율이 좋고 열전도율이 높아 흔히 사용되는 열전도성 필러입니다. 일반적으로 사용되는 금속 열전도성 필러에는 주로 금분말, 은분말, 구리분말, 알루미늄분말, 아연분말, 니켈분말 및 저융점 합금이 포함됩니다.

탄소 재료는 일반적으로 금속 필러보다 훨씬 더 높은 열 전도성을 갖습니다. 첨가된 탄소 필러의 고유 열전도도는 탄소 기반 고분자 복합재의 열전도도를 결정하는 가장 중요한 매개변수 중 하나입니다. 일반적으로 사용되는 탄소재료로는 흑연, 탄소나노튜브, 그래핀, 팽창흑연, 탄소섬유, 카본블랙 등이 있습니다. 그 중 탄소나노튜브의 열전도도는 3100~3500W/(m·K)이고, 그래핀의 열전도도는 2000~5200W/(m·K)로 열관리 응용 분야에 유망한 후보로 꼽힌다.

세라믹 필러는 열전도율이 좋을 뿐만 아니라 전기전도율도 상대적으로 낮습니다. 현재 가장 널리 사용되는 필러입니다. 일반적으로 사용되는 세라믹 필러에는 주로 산화물과 질화물이 포함됩니다. 산화물에는 Al2O3, ZnO, MgO 등이 포함됩니다. 질화물에는 AlN, BN 등이 포함됩니다.

다양한 모양, 다양한 열전도율

열전도성 필러는 구형, 불규칙형, 섬유상, 박편형 등 다양한 형태로 제공됩니다. 0차원 소재에 비해 1차원 소재(예: 탄소나노튜브, 탄소섬유 등)와 2차원 소재(예: 그래핀, 육방정계 질화붕소, 플레이키 알루미나 등)의 초고종횡비가 가능합니다. 필러 사이에 형성된 더 큰 접촉 면적은 포논 전달을 위한 더 넓은 경로를 제공하고 인터페이스 접촉 열 저항을 감소시키며 시스템의 열 전도성 네트워크 구성에 도움이 됩니다. 그러나 구형 충진제는 높은 충진량에서도 점도의 급격한 증가를 일으키지 않기 때문에 업계에서 가장 널리 사용됩니다.

다양한 크기, 다양한 열전도율

열전도성 필러의 크기도 열전도성 복합재의 열전도율에 상당한 영향을 미칩니다.

필러가 단일 크기이고 충전량이 동일한 경우, 큰 입자 크기의 필러로 채워진 복합재의 열전도도는 작은 입자 크기의 필러로 채워진 복합재의 열전도율보다 높은 경향이 있습니다. 이는 큰 입자 사이의 계면 접촉이 적기 때문입니다. 인터페이스 열 저항이 낮습니다. 그러나 입자 크기가 너무 커서는 안 됩니다. 그렇지 않으면 필러가 긴밀한 패킹을 형성할 수 없어 열 전도 경로 형성에 도움이 되지 않습니다.

표면 개질 정도에 따라 열전도도가 다릅니다.

계면의 열저항 문제를 해결하기 위해서는 충진재의 표면 화학적 기능화 방법이 효과적인 방법으로 간주된다. 필러의 표면 화학적 기능화는 입자-수지 및 입자-입자 인터페이스를 상호 연결하여 계면 접착력을 향상시키고 계면 포논 산란을 최소화하는 공유 다리를 형성할 수 있습니다. 고분자 복합재료의 열전도도를 향상시키기 위해 질화붕소 나노튜브, 그래핀 등과 같은 다양한 필러에 표면 처리가 적용되었습니다.

순도가 다르고 열전도도가 다릅니다.

필러의 불순물은 열 인터페이스 재료의 전기적 특성에 영향을 미칠 뿐만 아니라 공정 성능에도 일정한 영향을 미칩니다.