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熱填料？

熱界面材料(TIM)的應用日益廣泛，預計到2034年其市場規(guī)模將超過80億美元。導熱填料在TIM中起著至關重要的作用，因為它們直接影響導熱系數(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熱系數(shù)、良好的機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)目標應用和要求，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)、市場和預測》中對此進行了更深入的分析。

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。除了導熱性之外，氧化鋁填料還具有較低的導電性，使其成為電子應用的理想選擇。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、供應商和許多其他因素），但它們也導致導熱性降低。盡管如此，在電池組配置從模塊化設計過渡到cell-to-pack設計，甚至CATL的cell-to-pack 3.0設計的推動下，IDTechEx認為，電動汽車電池中TIM所需的導熱性預計將從之前的約3.5 W/(m·K）下降到未來的約2.5 W/(m·K）左右。導熱性的降低為電動汽車制造商使用氫氧化鋁填料進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。

除了低成本的導熱填料外，某些應用還需要高性能的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，從而提高導熱性。然而，大填料會導致高缺陷密度，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)異的導熱界面材料離不開導熱填料。但是如何用好導熱填料也很關鍵，這里涉及導熱粉體的粒徑、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，程序復雜。金戈新材在功能粉體材料的研究及應用領域已積累了豐富的經(jīng)驗，如有相關問題或產(chǎn)品需求，可在左下方點擊申請取樣或者致電0757-87572711。