导热高分子复合材料有导热塑料、导热橡胶、导热胶粘剂等，作为当今重要的热管理材料，在变压器电感、电子元器件散热、特种电缆、电子封装、导热灌封等领域都有广泛的应用。然而，事实上，一般纯的高分子材料都是热的不良导体，其导热系数一般都低于 0.5 W/(mK)，那么，高分子材料是如何实现导热性能的呢？下面我们就来一起了解一下。

1、高分子材料的导热方法

对于导热高分子材料来说，提升材料的导热性能是关键。改善高分子材料的导热性能的方法有两种：

1）本征型导热材料

即改变高分子本身的链节结构获得特殊物理结构，提高导热性能；但由于制备工艺复杂、难度大、成本高，并不常用。

2）导热填料填充改性复合材料

采用高热导率的填料粒子对聚合物进行填充，制备填充型导热复合材料，是现今采用最广泛的制备导热高分子复合材料的方法。

由于高分子材料基体的导热性能普遍较差，复合材料的热导率主要取决于填料的热导率及其在复合材料中的作用。因此，填料是影响复合材料热导率的关键因素。

2、导热填料的种类

导热填料主要分为两种：导热绝缘填料和导热非绝缘填料。

1）导热绝缘填料

主要用于电子元器件的封装材料等对电绝缘性能有较高要求的场合

导热绝缘填料有金属氧化物、金属氮化物等，如氮化硼、氮化铝、氧化铝、金刚石、碳化硅等；

2）导热非绝缘填料

主要用于对绝缘性要求较低的场合

导热非绝缘填料主要有金属填料和碳基填料两种。金属填料有银、铜、铝、镁、镍等，碳基填料有石墨烯、碳纳米管、碳纤维、石墨、炭黑等。

3、填料对材料导热性能的影响

在导热填料填充改性复合材料中，填料的种类、含量、尺寸分布、形状、表面处理等因素对于材料的导热性能都有重大影响。

1）填料种类

填料的导热系数影响复合材料的导热性能。

常见导热填料的导热系数

2）填料含量

如下图所示，在导热复合材料中，热的传导主要通过导热粒子之间的接触来实现。因此，导热粒子的添加量越高，接触点越多，散热路径也就越多，导热率越高。但填料过量会影响材料的机械性能。

图源：积水化学

3）填料尺寸分布

填料的尺寸分布对复合材料的导热性能有一定的影响。大小颗粒混合堆积，使得填料之间可以形成更多的有效接触，导热网络更密集，有效提高材料的导热性能。

图源：积水化学

4）填料形状

填料形状对其在基体中的分布以及复合材料的热学性能和力学性能都具有一定的影响。填料的形态有粒状、片状、纤维状等。选择不同尺寸和形状的填料进行混合填充，可以最大程度地形成散热路径，从而提高材料的热导率。

图  不同形状填料混合

5）填料表面处理

无机填料粒子一般和有机高分子材料基体之间的界面相容性差，填料粒子在基体中容易团聚，难以形成均匀分散，表面张力差使得粒子表面较难被基体润湿，两者之间存在空隙，增加界面热阻，因此一般需要对填料进行表面处理改善导热性能。

由此可见，导热高分子复合材料的制备并不是简单的共混，而是需要探索新的导热理论模型、不同填料复配以及合理的填料表面处理。