热界面材料(TIM)的应用日益广泛，预计到2034年其市场规模将超过80亿美元。导热填料在TIM中起着至关重要的作用，因为它们直接影响导热系数、粘度、成本、耐磨性以及其他一些性能。TIM填料通常是TIM配方中昂贵的成分；因此，TIM填料的选择需要在良好的导热系数、良好的机械性能和合理的价格之间找到平衡。

热界面材料(TIM)填料种类繁多，包括氧化铝（AO）、氢氧化铝(ATH)、氮化铝(AlN)、氧化锌(ZnO)、氧化镁(MgO)和氮化硼(BN)、金刚石等。根据目标应用和要求，填料材料、粒度和填料混合均由TIM配方师自行决定。以下是基于对不同填料的比较得出的一些有趣发现，IDTechEx的最新市场研究报告《热界面材料2024-2034：技术、市场和预测》中对此进行了更深入的分析。

氧化铝填料是目前市场上最常用的填料。它们能够有效提高环氧树脂的导热系数，且成本较低。值得注意的是，价格很大程度上取决于填料的尺寸、等级、几何形状和订单量。除了导热性之外，氧化铝填料还具有较低的导电性，使其成为电子应用的理想选择。然而，尽管氧化铝填料具有诸多优势，但也存在一些局限性，例如与其他高性能填料相比导热性相对较低、耐磨性较差以及在高填充率下粘度较高。氧化铝填料大致可分为球形氧化铝填料和角形氧化铝填料，球形氧化铝的成本通常高于角形氧化铝。根据IDTechEx的研究，与球形氧化铝相比，球形氧化铝的成本可降低约50%。然而，由于角形氧化铝具有尖锐的几何形状，因此其填充率通常要低得多。

电动汽车(EV)电池TIM的一个有趣趋势是从使用氧化铝填料过渡到氢氧化铝(ATH)填料。与氧化铝相比，氢氧化铝填料的成本明显较低（低20%到40%，具体取决于产量、供应商和许多其他因素），但它们也导致导热性降低。尽管如此，在电池组配置从模块化设计过渡到cell-to-pack设计，甚至CATL的cell-to-pack 3.0设计的推动下，IDTechEx认为，电动汽车电池中TIM所需的导热性预计将从之前的约3.5 W/(m·K）下降到未来的约2.5 W/(m·K）左右。导热性的降低为电动汽车制造商使用氢氧化铝填料进一步降低成本提供了可能性。此外，氢氧化铝填料还具有阻燃性，因为它们可以吸热分解，将其重量的约35%以水蒸气的形式释放出来，从而吸收热量并减少热失控。

除了低成本的导热填料外，某些应用还需要高性能的TIM。常用的高性能TIM包括氮化硼(BN)、氮化铝(AlN)、氧化锌（ZnO）、氧化镁（MgO）、金刚石等填料。然而，高性能伴随着高成本。例如，氮化硼填料的成本可能是氧化铝填料的10倍。因此，为了平衡导热性能和成本，TIM配方师通常将填料混合在一起，其中主要填料是低成本的氧化铝，次要填料是氧化锌或者氮化硼填料等其他。此外，还通常使用具有各种粒度的TIM填料。较大的填料可以降低比表面积和界面热阻，从而提高导热性。然而，大填料会导致高缺陷密度，从而阻碍传热。因此，使用较小的填料作为添加剂来降低缺陷密度。

制备性能优异的导热界面材料离不开导热填料。但是如何用好导热填料也很关键，这里涉及导热粉体的粒径、形貌、种类的选择搭配，以及粉体采用什么类型的表面处理剂、什么加工工艺改性等，程序复杂。金戈新材在功能粉体材料的研究及应用领域已积累了丰富的经验，如有相关问题或产品需求，可在左下方点击申请取样或者致电0757-87572711。