常用的导热粉体有金属、陶瓷和碳材料。金属材料虽然具有较高的内在价值和优良的使用性能，但其缺点是在高温下易氧化和热膨胀系数(CTE)高。此外，当向聚合物中加入大量金属时，密度会增加，从而限制了要求轻量化的应用。近年来，金属填料在热界面材料中的应用逐渐减少。因此，本文不再介绍金属的性质和应用。
1.陶瓷粉体
陶瓷填料导热系数良好，然而，它们的导电性足够低，可以用于需要电绝缘的应用，主要包括碳化物，氧化物和氮化物。常用作导热粉体的碳化物主要有碳化硅(SiC)和MXenes。
碳化硅具有硬度高、导热系数高(≈120W/m·K)、耐高温、耐化学腐蚀、CTE低、化学性质稳定等特点。然而，由于其绝缘性能差，在绝缘方面的应用受到一定的限制。Yao等人利用冷冻铸造方法实现了垂直排列和互连的SiC纳米线网络，该网络为传热提供了通道，并在低填充率为2.17 vol%的情况下实现了1.67W/m·K的高通平面导热系数。Guo等人制备了3D(CF)-MXenes通过冷冻干燥法制备泡沫，然后注入环氧树脂，在填料含量为30.2% wt%时获得导热系数为9.68W/m·K的CF-M/环氧复合材料，同时获得较高的玻璃化转变温度和较低的热膨胀系数。
氧化铝Al2O3有八种不同的晶体结构，其中- Al2O3因其稳定性高、结构紧凑、活性低、电绝缘性能优异、高的值(30-36W/m·K)和优异的介电性能而备受关注。氮化硼因为高导热系数，高绝缘性，低比重在复合材料中深受用于青睐。
Wang等人用纳米球形氧化铝粉和水制备了花状Al2O3 (f- Al2O3)，然后在氮化硼纳米片表面涂覆Al2O3 (BNNSs@f- Al2O3)。采用热压法制备材料时，纳米颗粒沿面内方向排列在聚合物中。Al2O3连接相邻的BNNs，沿着聚合物的面内方向构建了导热网络。该策略实现了COC/BNNSs@f Al2O3复合材料，同时具有高导热性和高分解率，低CTE，低介电常数。金戈新材以氧化铝为主要填料，氮化铝、氮化硼等导热粉体为辅助材料，开发了一系列有机硅、环氧、聚氨酯材料用导热粉体，可用于制备1-12W/m·K导热界面材料、导热胶粘剂等。
Gu等先通过原位聚合法制备微米BN/聚酰胺酸(mBN/PAA)化合物，再通过静电纺丝得到mBN/PAA静电纺纤维。制备的mBN/聚酰亚胺(mBN/PI)复合材料在低填充量的同时也具有高的值、优异的介电性能和热稳定性。Xie等人将BNNSs在己醇中超声制备烷基修饰的BNNSs，通过熔融混合使其融入聚丙烯中，在极低的填充剂用量(仅5.5 vol%)下，其值提高到2.74W/m·K。崔等通过化学气相输运制备自组装的BAs晶体，然后通过冰模板法将填料组织成三维骨架，最后在骨架中注入聚合物基质。当BN含量为40 vol%时，复合材料的值达到21W/m·K。
2.碳材料
碳基填料在热管理方面具有潜在的应用价值。碳基材料的不断发展对聚合物基导热材料的应用和高质量发展起到了至关重要的推动作用。由于碳具有多种结构形式，因此在电子、信息、能源、计算、激光等多个领域得到了广泛的应用。它在导热性、导电性、耐温性、耐腐蚀性、电磁屏蔽、低密度、机械性能和界面性能方面具有优异的特性。与金属和陶瓷材料相比，碳基材料更适合作为导热粉体用于聚合物基复合材料。首先，碳基材料具有更高的导热性，这意味着在相同填料载荷下，碳基填料能更大程度地提高复合材料的价值。其次，碳基材料的表面改性更容易实现，这有利于通过促进与聚合物更好的相互作用来降低界面热阻。此外，碳基填料的低热膨胀系数和电磁屏蔽性能可以全面优化复合材料的整体性能。最重要的方面是碳基材料的重量非常轻，符合现代电子产品向轻量化发展的趋势。尽管碳基材料具有超高的价值和突出的机械灵活性，但其高导电性限制了其在许多有电气绝缘要求的电子领域的应用。该问题可通过填料的表面改性和空间结构的分布控制来解决。
金刚石是自然界中通常发现的最高的材料(≈2000W/m·K)，可以用来提高复合材料的导热性。近年来，纳米金刚石(ND)作为聚合物基体的填料受到了极大的关注，它在一定程度上继承了块状金刚石的优越性能，具有优异的电学性能、光学性能、力学性能和高导热性。Song等制备了纤维素/纳米金刚石(CND)复合材料，ND含量为5 wt%时，复合材料的能量值提高到5.37W/m·K。
炭黑(CB)是一种无定形的碳添加剂，其电学和热学性能与其结构、表面性能和粒度密切相关。嵌入聚合物后，基体的导电性和导热性可以得到改善。Zhao等人获得了CB/石墨烯泡沫(GF)/聚二甲基硅氧烷(PDMS)复合材料，并发现添加8 wt%的CB可提高复合材料的导热性和存储模量，与未添加的GF/PDMS复合材料相比，复合材料的导热性和存储模量分别提高了72%和10%。
Feng等人通过压缩成型包覆石墨薄片的PP树脂颗粒制备了高效建立隔离网络结构的石墨/PP复合材料，当石墨薄片含量为21.2 vol%时，复合材料的K值达到5.4W/m·K。
石墨烯是一种由六元碳环组成的二维纳米材料。它可以被翘曲成0D富勒烯，卷成1DCNTs，堆叠成3D石墨，这是其他石墨材料的基本单位。它还具有优异的机械、电气和热性能。石墨烯中的每个碳原子都是sp2杂化的，并且石墨烯的自由运动使得石墨烯具有超高的面内热(≈5300W/m·K)和导电性，从而可以在相对低的石墨烯负载下实现高强度的聚合物复合材料。Qin等人报道了石墨烯被包裹在商用三聚氰胺甲醛泡沫中形成骨架。然后将PDMS注入到该骨架中，制备了RGO@MF/PDMS复合材料，其导热系数提高到1.68W/m·K。
膨胀石墨(EG)是一种剥离形式的石墨，厚度为20-100nm。膨胀石墨填充复合材料的值取决于EG的剥离程度、在基体中的分散程度和长宽比。Kim等人设计并开发了一种诱导和控制EG膨胀程度的处理方法，即电感耦合等离子体(ICP)，进一步研究了EG体积膨胀与复合材料的容积值之间的关系。结果表明，在相同填充量下，体积膨胀率较高的EG具有较高的导热系数增强。复合材料的最大导热系数为10.77W/m·K，具有三维导热网络。
碳纳米管(Carbonnanotubes,CNTs)是具有高模量和强度的各向异性纳米材料，具有优异的弹性碳纳米管可分为单壁碳纳米管(SWCNTs)和多壁碳纳米管(MWCNTs)。MWCNTs具有最高的导热性，因为它们具有最小的比表面积，并且通过其内壁的传热不受其外壁缺陷的负面影响。
碳纤维也是一种重要的碳基填料。由于CF由平行于光纤轴的环形几何结构组成，轴向热导率(估计高达2000W/m·K)远高于横向热导率(10-110W/m·K)。用少量CF代替无机导热粉体可以同时提高聚合物的导热性和力学性能。但其表面光滑，与聚合物基体的界面附着力很弱，因此需要对其进行表面处理，以获得CF与聚合物之间明显的相互作用。新型导热粉体的不断涌现，为制备高导热复合材料提供了更广阔的思路。使用具有高导热性的结晶或连续取向聚合物作为传统导热粉体的替代填料，可以在聚合物基体内形成连续导热路径。这种策略避免了引入额外的界面热阻，从而更大幅度地提高了材料的导热性。
在聚合物基体中引入导热粉体会在聚合物和填料之间产生许多界面，从而导致界面热阻。同时，由于聚合物基体与填料极性不同，相应的界面相容性较差，使得粉体难以在聚合物中均匀分散，形成聚集。再加上界面上的间隙和缺陷，这些因素都会影响复合材料的导热性和其他力学性能。此外，通过使用单一类型的填料来明显提高复合材料的价值是具有挑战性的。金戈新材通过复合搭配、表面改性、干湿法一体化等技术，将不同类型、不同形态和不同尺寸的导热粉体糅合，形成一种高性能的导热粉体，可以提高粉体在有机硅、聚氨酯、环氧、丙烯酸、塑料等体系的填充率，形成致密的热路径，从而降低体系的粘度，引发填料之间的协同作用，获得更好的导热性。欲咨询具体推荐方案，可点击右下方客服咨询、或致电业务经理、0757-87572711/87572700。金戈新材可根据您的需求，提供定制化功能性粉体解决方案。