2034年TIM市場規(guī)模將超過80億美元，如何為其選擇合適的導(dǎo)熱填料？

熱界面材料(TIM)的應(yīng)用日益廣泛，預(yù)計到2034年其市場規(guī)模將超過80億美元。導(dǎo)熱填料在TIM中起著至關(guān)重要的作用，因為它們直接影響導(dǎo)熱系數(shù)、粘度、成本、耐磨性以及其他一些性能。TIM填料通常是TIM配方中昂貴的成分；因此，TIM填料的選擇需要在良好的導(dǎo)熱系數(shù)、良好的機(jī)械性能和合理的價格之間找到平衡。

熱界面材料(TIM)填料種類繁多，包括氧化鋁（AO）、氫氧化鋁(ATH)、氮化鋁(AlN)、氧化鋅(ZnO)、氧化鎂(MgO)和氮化硼(BN)、金剛石等。根據(jù)目標(biāo)應(yīng)用和要求，填料材料、粒度和填料混合均由TIM配方師自行決定。以下是基于對不同填料的比較得出的一些有趣發(fā)現(xiàn)，IDTechEx的最新市場研究報告《熱界面材料2024-2034：技術(shù)、市場和預(yù)測》中對此進(jìn)行了更深入的分析。

氧化鋁填料是目前市場上最常用的填料。它們能夠有效提高環(huán)氧樹脂的導(dǎo)熱系數(shù)，且成本較低。值得注意的是，價格很大程度上取決于填料的尺寸、等級、幾何形狀和訂單量。除了導(dǎo)熱性之外，氧化鋁填料還具有較低的導(dǎo)電性，使其成為電子應(yīng)用的理想選擇。然而，盡管氧化鋁填料具有諸多優(yōu)勢，但也存在一些局限性，例如與其他高性能填料相比導(dǎo)熱性相對較低、耐磨性較差以及在高填充率下粘度較高。氧化鋁填料大致可分為球形氧化鋁填料和角形氧化鋁填料，球形氧化鋁的成本通常高于角形氧化鋁。根據(jù)IDTechEx的研究，與球形氧化鋁相比，球形氧化鋁的成本可降低約50%。然而，由于角形氧化鋁具有尖銳的幾何形狀，因此其填充率通常要低得多。

電動汽車(EV)電池TIM的一個有趣趨勢是從使用氧化鋁填料過渡到氫氧化鋁(ATH)填料。與氧化鋁相比，氫氧化鋁填料的成本明顯較低（低20%到40%，具體取決于產(chǎn)量、供應(yīng)商和許多其他因素），但它們也導(dǎo)致導(dǎo)熱性降低。盡管如此，在電池組配置從模塊化設(shè)計過渡到cell-to-pack設(shè)計，甚至CATL的cell-to-pack 3.0設(shè)計的推動下，IDTechEx認(rèn)為，電動汽車電池中TIM所需的導(dǎo)熱性預(yù)計將從之前的約3.5 W/(m·K）下降到未來的約2.5 W/(m·K）左右。導(dǎo)熱性的降低為電動汽車制造商使用氫氧化鋁填料進(jìn)一步降低成本提供了可能性。此外，氫氧化鋁填料還具有阻燃性，因為它們可以吸熱分解，將其重量的約35%以水蒸氣的形式釋放出來，從而吸收熱量并減少熱失控。

除了低成本的導(dǎo)熱填料外，某些應(yīng)用還需要高性能的TIM。常用的高性能TIM包括氮化硼(BN)、氮化鋁(AlN)、氧化鋅（ZnO）、氧化鎂（MgO）、金剛石等填料。然而，高性能伴隨著高成本。例如，氮化硼填料的成本可能是氧化鋁填料的10倍。因此，為了平衡導(dǎo)熱性能和成本，TIM配方師通常將填料混合在一起，其中主要填料是低成本的氧化鋁，次要填料是氧化鋅或者氮化硼填料等其他。此外，還通常使用具有各種粒度的TIM填料。較大的填料可以降低比表面積和界面熱阻，從而提高導(dǎo)熱性。然而，大填料會導(dǎo)致高缺陷密度，從而阻礙傳熱。因此，使用較小的填料作為添加劑來降低缺陷密度。

制備性能優(yōu)異的導(dǎo)熱界面材料離不開導(dǎo)熱填料。但是如何用好導(dǎo)熱填料也很關(guān)鍵，這里涉及導(dǎo)熱粉體的粒徑、形貌、種類的選擇搭配，以及粉體采用什么類型的表面處理劑、什么加工工藝改性等，程序復(fù)雜。金戈新材在功能粉體材料的研究及應(yīng)用領(lǐng)域已積累了豐富的經(jīng)驗，如有相關(guān)問題或產(chǎn)品需求，可在左下方點擊申請取樣或者致電0757-87572711。