Avec l’expansion rapide de secteurs tels que les énergies nouvelles, les véhicules électriques, les communications 5G et les semi-conducteurs de puissance, la demande de matériaux conducteurs thermiques augmente à un rythme sans précédent. Les performances des matériaux d'interface thermique-tels que les graisses thermiques, les tampons thermiques et les composés d'enrobage thermiquement conducteurs-dépend fortement de la qualité des charges thermiquement conductrices qu'ils contiennent. La modification de la surface de la poudre est au cœur de la qualité des charges.
Cependant, de nombreuses entreprises s'appuient encore sur des processus de modification de poudre relativement rudimentaires, ce qui entraîne des problèmes persistants tels qu'une mauvaise cohérence des produits et une faible efficacité de production. La sélection du bon équipement de modification est devenue un facteur clé pour les entreprises de matériaux thermiques qui cherchent à améliorer leur compétitivité.
Pourquoi les charges thermoconductrices doivent-elles être modifiées ?
Les charges thermiquement conductrices comprennent généralement des poudres inorganiques telles que l'alumine, le nitrure d'aluminium, le nitrure de bore, l'oxyde de zinc et la silice. Ces poudres sont naturellement hydrophiles, ce qui entraîne une mauvaise compatibilité avec les matrices polymères organiques comme le caoutchouc de silicone et les résines époxy. Le mélange direct entraîne souvent les problèmes suivants :
Capacité de remplissage limitée et difficulté à améliorer la conductivité thermique : les charges non modifiées présentent une mauvaise liaison interfaciale avec la matrice. À des niveaux de remplissage élevés, la viscosité du système augmente fortement, la fluidité se détériore et le traitement devient difficile, limitant considérablement le potentiel d'amélioration de la conductivité thermique.
Mauvaise dispersion et performances incohérentes du produit : les charges ont tendance à s'agglomérer dans la matrice, provoquant une variation importante de la résistance thermique d'un lot à l'autre et réduisant le taux de rendement.
Faible efficacité des additifs et coûts élevés : Si le modificateur de surface ne peut pas recouvrir uniformément et fermement les particules de poudre, non seulement la consommation d'additifs est élevée, mais l'effet de modification reste également instable, ne répondant pas aux exigences strictes de contrôle qualité des clients en aval.
Après modification professionnelle de la surface, la compatibilité entre les charges thermoconductrices et la matrice est grandement améliorée. Cela permet des taux de remplissage plus élevés, augmentant considérablement la conductivité thermique au même coût, tout en améliorant la fluidité du traitement et en réduisant la viscosité du système. C’est une étape essentielle pour améliorer les performances des matériaux thermiques.
Points problématiques liés à la modification des poudres pour l’industrie de la conductivité thermique
Cependant, lors de la manipulation de matériaux spéciaux tels que des poudres thermoconductrices, qui exigent une dureté et une pureté élevées, des problèmes courants surviennent souvent lors du processus de modification des poudres. Pour les industries en aval ayant des exigences strictes en matière de pureté des matériaux et de performances constantes-telles que l'électronique et les nouvelles énergies-, ces problèmes peuvent avoir de graves conséquences sur la qualité des produits.
Échec de l'élimination de l'humidité de surface : l'eau adsorbée sur la surface de la poudre avant la modification n'est pas suffisamment éliminée, ce qui affecte gravement l'efficacité de la liaison entre le modificateur et la poudre et diminue le taux d'activation.
Temps de contact insuffisant entre le matériau et les additifs : le modificateur ne peut pas pénétrer complètement et recouvrir la surface de la poudre, ce qui entraîne un faible indice d'activation qui ne répond pas aux exigences des applications haut de gamme.
Agglomération secondaire non résolue après modification : si les pseudo-agglomérats formés pendant le processus de modification ne sont pas rapidement dispersés, l'efficacité de la modification est considérablement réduite, ce qui entrave la dispersion et l'utilisation ultérieures.
Défaut de refroidissement du matériau rapidement après la modification : Si la température du matériau reste élevée pendant une période prolongée après la modification, les additifs adsorbés à la surface des particules peuvent se volatiliser à nouveau, annulant ainsi tout l'effort de modification.
Risque élevé de contamination métallique : Pour les poudres dures comme l’alumine et la silice, les équipements en acier ordinaires s’usent considérablement. Les particules métalliques mélangées à la poudre peuvent directement compromettre les propriétés isolantes des matériaux électroniques.
Faible automatisation et mauvaise stabilité : le recours à l'alimentation et aux mesures manuelles entraîne des difficultés pour garantir une qualité de produit constante entre les lots.