氮化物是氮與非金屬或金屬元素以共價鍵相結合的難熔化合物,大多都具有優秀的機械性能、化學性能、電學性能、熱學性能,是近年來最火的新材料之一。其中,氮化鋁和氮化硅在下游應用的發展相當迅猛,尤其是在電子產品熱管理等領域,是為數不多能夠滿足5G時代高導熱需求的材料。
氮化鋁方面,它作為一種理想的半導體基片材料和電子器件封裝材料,不僅導熱性能好,線膨脹系數與硅接近,體積電阻率高,介電常數和介電損耗小,而且無毒,耐高溫和腐蝕,力學性能良好,綜合性能遠優于Al2O3和BeO。不過AlN材料要把優勢發揮出來,要注意原料AlN粉末的水解問題。由于AlN粉體的表面極為活潑,會與空氣中的水蒸氣發生水解反應,生成Al(OH)3或者AlOOH,因此如果不加以遏制,氮化鋁粉體的導熱性能將受到嚴重影響,繼而影響下游應用。
氮化硅方面,除了優異的力學性能外,它還有著很高的理論熱導率,因此具備成為理想的散熱和封裝材料的潛力。不過除此之外,氮化物也能作為改性劑去修飾碳纖維。碳纖維是一種高強度、高耐熱、重量輕的新材料,除了作為結構材料外,也能憑借纖維軸向結構而具有的優異可定向導熱性能,成為解決5G領域導熱問題的核心材料。
不過由于碳纖維表面惰性大、表面能低,缺乏有化學活性的官能團,反應活性低,與基體的粘結性差,界面中存在較多的缺降陷,直接影響了復合材料的力學性能限制了碳纖維高性能的發揮,因此可以通過表面改性提高其浸潤性和粘結性。如利用氮化硅等納米粒子,就能通過物理或化學作用吸附在碳纖維表面,增加了基體在纖維表面的鋪展性,有助于提高基體在纖維表面的浸潤,提高纖維與基體的粘結性能。同時這樣的操作還能增強其絕緣性能,實為一舉兩得。
在9月14-15日于廣州舉辦的“2021年全國氮化物粉體與陶瓷創新發展論壇”上,來自湖南大學材料學院的韓飛博士,將帶來題為《氮化鋁粉體改性及氮化硅改性高導熱碳纖維的制備與應用》的報告,介紹其所在課題組在氮化鋁抗水解和高導熱絕緣碳纖維方面的研究工作進展,并提供工業化制備思路,感興趣的話就不要錯過了噢!
關于報告
韓飛,湖南大學材料學院副教授,博士生導師,湖湘青年英才,新加坡國立大學博士后,斯坦福大學訪問學者,致力于高導熱碳基填料的基礎研究和工程應用,在Angew. Chem.、Adv. Funct. Mater.、Energy Storage Mater. 等國內外權威刊物上發表學術論文50余篇,授權發明專利10余項,主持了國家自然科學基金、湖南省重點研發計劃、長沙市科技計劃項目等多項重要科研項目。
粉體圈會務組
作者:粉體圈
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