导热硅凝胶的研究与应用进展

        电子器件运行中功率的损耗主要转化为热能， 从而造成电子设备温度的上升和热应力的增加，严重影响电子器件的可靠性和使用寿命，所以需要将这些多余热能量尽快散出去。在这个散热的过程中，热界面材料就起到了至关重要的作用。热界面材料主要用于填补电子器件与散热器接触时产生 的微空隙及表面凹凸不平的孔洞，减少热传递的热阻。
近年来，随着电子技术的迅速发展，电子器件的特征尺寸急剧减小，已从微米量级迈向纳米量级，同时集成度每年以40%~50%的高速度递增。随着以高频、高速为特征的5G时代的到来和5G技术的日臻成熟，智能穿戴、无人驾驶汽车、VR/AR等各类无线移动终端设备正在得到大力地发展，出现了硬件零部件的升级。相对于4G无线移动终端 设备，5G无线移动终端设备的芯片处理能力大幅提高到4G的4~5倍，因而功耗大幅提升，所产生的热量也显著提升；5G无线移动终端的天线数量也达到了4G无线移动终端的5~10倍。5G无线移动终端还采用了不会对5G信号产生屏蔽作用的陶瓷和玻璃外壳等新材料，但这些材料的散热性能比金属弱，因此需要导热性能更优秀的材料。同时5G通信基站的建设也需要大量的热界面材料起到快速散热作用。因此，一方面电子技术的最新发展为热界面材料开拓了全新的应用领域，使得热界面材料在各类电子产品中的作用愈发重要，成为电子散热工程中的重要材料，未来使用量也将持续大幅增加；另一方面，电子产品的持 续更新升级对产业链上相关的热界面材料提出了 全新的性能要求和技术挑战。
       导热硅凝胶作为一种特殊的热界面材料被广泛地应用在各个领域，但目前国内导热硅凝胶的高端市场基本上被国外热界面材料公司所占据，国内导热硅凝胶的技术参差不齐。目前，导热硅凝胶仅限于有机硅基体与常见的导热粉体的共混复合，所得到的导热硅凝胶的综合性能欠佳，无法应用于高端领域。因此，需要从有机硅树脂本体、导热粉体以及本体和导热粉体复合等方面来提升导热硅凝胶的综合性能，如从有机硅基体的类型、分子量及其分布、黏度、比例等方面进行基体的设计，引入功能侧链等方式进行基体的改性，借助树枝状或大环形结构的含氢硅氧烷对基体进行交联度优化，对导热填料进行表面功能化，基体和导热填料复合时对填料的杂化处理等，这些都将成为导热硅凝胶研究的新方向。
       随着高频、高速5G时代的到来，电子器件的集成度的提高、联网设备数量的增加以及天线数量的增长，设备的功耗不断增大，发热量也随之快速上升。具有优异综合性能的新型导热硅凝胶也必将成为战略性新兴领域必不可少的材料之一，并广泛应用于各个领域。
本文转自《热管理材料微信公众号》