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材料导热原理与选型注意事项
导热材料在现代电子设备中扮演着至关重要的角色，其核心功能是确保热量从发热元件高效传递至散热装置，从而维持设备稳定运行。本文将深入探讨导热材料的导热原理，并提供选型时的关键考量因素，帮助工程师优化热管理方案。 一、导热材料的基本原理 导热过程本质上是能量从高温区域向低温区域的转移，主要通过三种机制实现：热传导、热对流和热辐射。在固体材料中，热传导占据主导地位，其驱动力是温度梯度。导热材料的性能取决于…- 498
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导热材料选择指南：从基本原理到精准选型
在电子设备、空调系统乃至尖端科技产品的设计中，热管理是决定产品性能、寿命与稳定性的关键一环。选择合适的导热材料，本质上是为“热”搭建一条高效、可靠的“高速公路”。 一、 基础固态导热材料：可靠与成本的平衡 这类材料依靠自身原子/分子的振动来传导热量，是应用最广泛的类别。 1. 导热硅胶垫片 · 核心价值：填缝与绝缘。其柔软的特性能够完美填充发热体与散热器之间的空气缝隙（空气是热的不良导体），同时具…- 465
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影响铝合金热导率的因素
铝合金的热导率受多种因素影响，其中主要因素包括合金元素和组织状态。 1. 合金元素的影响 室温下工业纯铝的导热系数约为238 W/(m·K)，但其力学性能较差，工程应用价值较小。添加合金元素能有效提升铝合金的力学性能，但会降低合金的导电(热)性能。纯铝中添加不同的元素对合金导电(热)性能的影响相差较大。 以Si元素作为参照，将合金元素分为两大类：显著影响合金元素和低影响合金元素。一些合金元素对纯A…- 429
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高热导率非金属晶体材料有哪些？
非金属晶体主要通过声子来传递热量，在300 K热导率大于100 W/mK的非金属晶体并不是很多，主要包括金刚石、立方氮化硼（c-BN）、碳化硅（SiC）、氧化铍（BeO）、磷化硼（BP）、氮化铝（AlN）、硫化铍（BeS）、砷化硼（BAs）、氮化镓（GaN）、硅（Si）、磷化铝（AlP）、磷化镓（GaP）。 这些材料的热导率随温度的升高先升高后减小，峰值出现在较低温度处，一般是θ/20，θ是Deb…- 457
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如何提高Al-Si合金的热导率
Al-Si合金具有很好的铸造性能，是目前用量最大的铸造铝合金，但是大部分Al-Si合金的热导率较低，如何提高其热导率对拓展Al-Si合金的应用范围具有重要意义。根据目前的研究结果，可以从以下4方面提高Al-Si合金的热导率。 1 Si相变质 Si是Al-Si合金中的基本元素，当Si含量>7%时，铝熔体的流动性会大幅改善，并且合金的硬度、强度也会提高，但Si含量较高会严重降低合金的塑性和导热性…- 507
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细数导热界面材料的安全杀手
导热界面材料的可靠性杀手有不少，细数起来有如下几个： 第一条就是大家都比较熟悉的耐热性。其实也就是寿命，导热材料厂家为了追求导热率测试数据，让材质更软，压缩率更高，需要添加适当的小分子油，起到润滑作用，这些初期显效的手段往往没有耐久性，迟早会泵出，随之硬度增加，导热率迅速下降。 第二条就是蠕变，为了初期的导热率数据，导热材料往往要做到超低的硬度，要么多加油，要么降低交联度，油多易渗出，交联低易蠕变…- 49
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如何提高铝合金的热导率
影响铝合金热导率的因素主要分为以下4个方面，根据具体合金采取相应策略是提高其热导率的关键。 1 合金元素对铝合金热导率的影响 在铝合金中合金元素是影响热导率的主要因素之一，主要取决于元素的存在形式和含量。合金元素除了生成第二相的影响外，几乎所有的合金元素都降低了铝合金的热导率，不同的元素对纯铝热导率的影响大不相同。Cr、Li、Mn等元素的影响大，随着含量的增加，导热率急剧下降，Sb、Cd、Sn、B…- 508
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导热垫片的硬度、厚度与压缩比如何影响散热效果？
1 硬 度 No.1 硬度与贴合度的关系 在材料科学的世界里，硬度是衡量材料抵抗外物压入能力的重要指标。对于导热垫片来说，我们通常使用邵氏硬度（Shore Hardness）来描述它的软硬程度 。邵氏硬度又可细分为邵氏 A 型、邵氏 C 型和邵氏 00 型等不同类型，其中邵氏 00 型常用于测量较为柔软的导热垫片，而邵氏 A 型则适用于相对较硬的垫片 。 导热垫片的硬度对其在散热过程中的表现有着至…- 535
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导热系数测试的项目和标准
一、导热系数测试的基本原理 导热系数（Thermal Conductivity），通常用λ或k表示，是指单位时间内、单位温度梯度下，材料单位面积所通过的热量。其国际单位为瓦特每米开尔文（W/(m·K)）。从物理本质上讲，导热系数反映了材料微观粒子（电子、声子等）能量传递的效率。对于金属材料而言，自由电子的运动是热传导的主要机制，这也是大多数金属具有较高导热系数的原因。 金属材料的导热过程遵循傅里叶…- 615
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深度解析：铝的关键特征
铝是地球上发现的储量最丰富的金属之一，它不仅拥有优异的热传导性能，而且表面闪亮、平滑。相较于铁，铝的轻质与高反应活性赋予了它更广泛的用途。在工业制造与设计领域，铝材的应用无处不在，为众多行业提供了必备的金属部件。 中国金属铝的使用量有多大？其他国家呢？ 世界上最著名的铝消费国家是中国。中国不仅是铝的主要消费国，也是铝的最大生产国。中国消耗的铝产量约占全球产量的一半。根据2013年的一项调查，中国消…- 508
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深度解读：导热性最佳的金属材料及热传导那些事儿
一、导热性优异的金属材料有哪些？ 通过多项研究与实验数据可知，银、铜、金、铝、钨、钠、钼等金属材料的导热性表现突出，它们具备较高的热导率，能够在表面高效传递大量热量，因而在诸多应用领域都有着重要价值。 （一）银（Ag） 银可以说是目前所发现的导热性最为出色的金属了，其热导率高达 429W/(m.k)。同时，银还拥有良好的延展性与导电性，这使得它在物理仪器元件、电子电器材料以及感光材料等领域都有着广…- 1.5k
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自然界导热排名前十的“尖子生”大盘点
1热传导：科技发展的幕后英雄热传导是现代科技的关键支撑，其效率核心指标——导热系数（W/m·K）正成为焦点。该数值反映材料导热能力，高值材料可快速传递热量，保障设备稳定运行。在电子芯片、新能源汽车电池、5G基站、航天器等场景中，高效散热依赖高导热材料：如芯片需散热组件避免过热故障，电动车电池需控温保障安全与寿命，航天器需应对极端温差。能源领域中，太阳能热水器、工业热交换器等设备亦依赖导热性能优化效…- 685
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导热填料的分类以及优缺点
导热界面材料（导热膏、导热垫片等）的性能很大程度上取决于其填料，填料决定了其热性能、物理性能和化学性能。这里将它们分为三类，当然也存在特殊的混合情况。 金属基填料 优点： 银、铜和铝等金属具有出色的导热性，可实现更有效的散热。金属基填料即使在高工作温度下也能保持其热性能。液态金属 (LM) 是一个特殊情况。 缺点： 大多数金属都具有导电性，如果焊膏接触到电触点，则有发生短路的风险。应用所需的工作量…- 466
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碳材料，一群让你惊掉下巴的散热“王者”！
在当前电子和光电子工业等领域，由于电子器件及其产品向高集成度、高运算方向的发展，耗散功率随之倍增，散热问题逐渐成为制约电子产业持续发展的关键因素，寻找导热性能优异的热量管理材料对于下一代集成电路和三维电子产品设计而言是至关重要的。 传统的陶瓷材料（如氮化硼、氮化铝）和金属材料（如铜、铝）的热导率最高也不过数百W/(m·K)，相比之下，金刚石、石墨、石墨烯、碳纳米管、碳纤维等碳材料的热导率更为惊人，…- 539
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了解热界面材料 (TIM) 中的电击穿
热界面材料 (TIM) 在改善电子元件与其冷却解决方案（例如散热器、均热板或冷却管）之间的传热性能方面发挥着至关重要的作用。通过填充组装过程中自然形成的微小气隙，TIM 可以增强导热性并提升设备的整体性能。 TIM 主要由两个关键元素组成： 1、聚合物粘合剂：提供灵活性和柔软性，使 TIM 能够适应表面不规则性并有效地取代空气。 2、陶瓷填充颗粒：赋予高导热性，确保高效散热。 尽管两部分通常都是电…- 459
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导热膏中的泵出效应及其原因
泵出效应是在使用导热膏处理CPU、GPU等高热负荷电子元件时，经常出现的一个令人头疼的问题。该效应表现为导热膏从处理器与散热器间的接触区域发生移位，通常是由温度循环或机械负荷等因素引起的。这不仅会降低系统的传热能力，还可能对系统的功能和使用寿命造成长期损害，甚至引发故障。 泵出效应的产生机制与导热膏的热性能和机械性能密切相关，但这一复杂过程往往不为普通用户所熟知。 泵出效应的原因分析： 泵出效应是…- 666
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什么是导热硅胶,导热硅胶特性及应用
导热硅胶是一种具有高导热性能的硅基材料，广泛应用于需要高效散热的电子设备和工业应用中。它主要用于填充电子器件和散热器之间的空隙，增加接触面积，降低热阻，从而提高散热效率。导热硅胶具有优异的热传导性、电绝缘性、柔韧性和耐候性，成为电子设备散热管理的重要材料。 导热硅胶的类型 导热硅胶根据不同的应用需求和使用方式，主要分为以下几种类型： 1、导热硅脂 导热硅脂是一种粘稠状的导热介质，通常用于填充处理器…- 483
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这才是影响导热材料高效导热的源头
无机粉体作为导热材料（如导热硅脂、导热垫片、导热凝胶等）的核心填料，其导热性能直接决定了最终复合材料的热管理能力。 影响无机粉体本征导热率的关键因素可归纳为以下几个方面，这些因素主要与材料的固有物理和化学特性相关： 01 晶体结构的复杂性和对称性 有序性与对称性：晶体结构的有序性越高、对称性越强，声子（晶格振动的量子化能量包）传播时的散射越少，导热率越高。 例如，金刚石（立方结构）的导热率远高于无…- 433
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液态金属真的比导热膏更好吗？
作为最常用的热界面材料 (TIM)，导热膏一直是 CPU 冷却领域的主流。它价格低廉、易于使用且效果显著。对于大多数人来说，即使对CPU 进行超频，市面上最好的导热膏可能也足够了。对于最极端的超频者来说，液态金属或其他此类材料更有意义。那么，液态金属存在的理由是什么呢？近年来，随着围绕液态金属的一些谣言被揭穿，液态金属变得越来越受欢迎。但是，与传统导热膏相比，你仍然应该选择液态金属吗？ 液态金属真…- 636
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硅油：有机硅导热复合材料的“幕后英雄”
硅油诞生记：从实验室到工业舞台 硅油的故事，要追溯到上世纪中叶。那是一个科技飞速发展的时代，新材料的研发正如火如荼地进行着。1940 年代，一项具有里程碑意义的技术突破 —— 直接法合成甲基氯硅烷诞生了，为有机硅工业化生产奠定了基础。这就像是一把钥匙，打开了有机硅材料世界的大门，而硅油，作为有机硅家族中的重要成员，也开始崭露头角。 在直接法合成甲基氯硅烷的基础上，二甲基二氯硅烷的精馏技术取得了重大…- 473
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探秘导热复合材料：偶联剂如何成为散热“大功臣”？
偶联剂：导热界的 “秘密武器” 偶联剂，听起来有点陌生，但它的作用可一点都不简单。从化学结构上看，它就像一个 “两面派”，分子中含有性质截然不同的两个基团 。一个基团对无机物特别 “亲近”，能与无机物表面发生化学反应；另一个基团则对有机物 “情有独钟”，可以与合成树脂或其他聚合物发生化学反应，又或形成氢键溶于其中。正因如此，偶联剂被形象地称为 “分子桥” ，专门用来改善无机物与有机物之间的界面作用…- 504
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高导热材料的应用领域有哪些
高导热材料的应用领域广泛，以下为具体分类及典型场景： 一、电子与通信领域 消费电子设备：如智能手机、平板电脑、笔记本电脑等，使用石墨烯导热膜、人工合成石墨材料实现高效散热15。 5G通信设备：应用于基站功放芯片、光模块等热管理，需导热硅脂和界面填充材料降低热阻35。 高端计算设备：GPU服务器、AI加速卡等依赖高导热材料进行芯片级散热35。 半导体封装：石墨烯导热膜逐步应用于…- 639
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新型散热材料及其在高功率封装中的应用
随着芯片功耗的持续上升，传统散热材料（如铝、铜）在导热效率、重量、成本等方面逐渐暴露出局限性。因此，如何开发新型散热材料，提升高功率封装的热管理能力，成为行业关注的重点。本文将围绕新型散热材料的种类、特点及其在高功率封装中的实际应用展开讨论，分析它们如何助力芯片散热优化。 一、为什么需要新型散热材料？ 首先，芯片功耗密度不断提高，尤其是在服务器CPU、AI GPU、5G基站射频模块等领域，单位面积…- 561
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高导热纤维：开启热管理新时代
在当今科技高速发展的时代，热管理问题成为众多领域面临的关键挑战之一。从电子设备的散热需求到功能性服装的温度调节，从航空航天的热防护到新能源领域的热传导优化，高导热纤维以其独特的性能和广泛的应用前景，逐渐成为研究和产业界的焦点。 伴随航空航天、电子芯片、人工智能等领域的高速发展，高功率均热、散热的应用需求对高导热材料提出了越来越高的要求。高导热纤维，例如中间相沥青基碳纤维、氮化硼纤…- 469
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导热材料
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