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隨著技術(shù)的發(fā)展，導(dǎo)熱陶瓷作為一種具有高導(dǎo)熱、高熔點(diǎn)、高硬度、高耐磨、抗氧化、耐腐蝕的材料，已在化工、微電子、汽車、航空航天、激光等領(lǐng)域。

為了擴(kuò)大導(dǎo)熱陶瓷基板的應(yīng)用范圍，提高其傳熱性能具有重要意義。但在此之前，重要的是要了解影響陶瓷導(dǎo)熱性的因素，以下是影響因素的簡(jiǎn)要概述。

陶瓷的傳熱方式有對(duì)流、輻射和熱傳導(dǎo)三種，陶瓷基板的導(dǎo)熱系數(shù)與其成分、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、密度、濕度、熱處理溫度、壓力等因素有關(guān)。

傳統(tǒng)陶瓷板的導(dǎo)熱性不好，因?yàn)閷?dǎo)熱率低的原因與原材料是分不開(kāi)的。而傳統(tǒng)陶瓷的原料主要是導(dǎo)熱性差的粘土、石英、長(zhǎng)石等天然原料。因此，為了提高陶瓷的導(dǎo)熱性，摻雜成分就得進(jìn)去。這種方法可以根據(jù)摻雜成分的不同性質(zhì)分為兩種，一種是在陶瓷中加入非金屬材料，另一種是在陶瓷中加入非金屬材料，是添加金屬材料。

有一個(gè)添加非金屬材料的例子，紅色瓷磚的導(dǎo)熱性比普通瓷磚好，因?yàn)樗鼈兊腇e2O3和莫來(lái)石結(jié)晶相。添加適量AI2O3可提高瓷磚的導(dǎo)熱性，但添加過(guò)多可提高陶瓷的燒結(jié)溫度。為了減少不利影響，一些研究人員利用石墨烯和氧化鋁的協(xié)同作用來(lái)改變材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，從而獲得導(dǎo)熱性能更好的陶瓷材料。

還有另一個(gè)添加金屬材料的例子，金屬的傳熱性能優(yōu)于大多數(shù)陶瓷板，兩者結(jié)合可以有效提高陶瓷基板的導(dǎo)熱性能。有研究人員成功制備了陶瓷與金屬銅相互擴(kuò)散形成的穩(wěn)定金屬滲透梯度層，有效降低了陶瓷板材料的熱阻。

1、毛孔

在燒結(jié)過(guò)程中，由于粉體中存在有機(jī)物或無(wú)機(jī)鹽、粒狀雜質(zhì)（如鐵、未研磨的殘?jiān)w粒等）和過(guò)量的玻璃相，會(huì)在體內(nèi)產(chǎn)生較大的氣孔或氣泡?？紫兜某霈F(xiàn)不可避免地會(huì)改變陶瓷材料的傳熱方式，對(duì)傳熱產(chǎn)生重大影響。

熱傳導(dǎo)是高密度、低溫陶瓷的主要傳熱方式，而多孔陶瓷基板中存在對(duì)流、輻射和熱傳導(dǎo)等傳熱方式。因此，在分析陶瓷的導(dǎo)熱系數(shù)時(shí)，應(yīng)綜合考慮孔徑、分布和連接方式。

2、內(nèi)部缺陷和微觀結(jié)構(gòu)

內(nèi)部缺陷和微觀結(jié)構(gòu)對(duì)陶瓷熱導(dǎo)率的影響主要由材料的聲子熱傳導(dǎo)機(jī)制決定。各種缺陷是聲子散射的中心，因此會(huì)降低聲子的平均自由程和熱導(dǎo)率。內(nèi)部缺陷也是聲子散射的中心，這樣的中心越多，聲子散射造成的能量損失就越多。因此，在尋求提高材料熱導(dǎo)率的有效方法的同時(shí)，應(yīng)采取添加燒結(jié)助劑、增加燒結(jié)時(shí)間等措施，減少材料缺陷的發(fā)生。

例如碳化硅（SiC）和氮化鋁（AIN）都是常用的高導(dǎo)熱陶瓷基板，它們的混合物理論上應(yīng)該具有更好的導(dǎo)熱性。但實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，雖然SiC陶瓷在加入一定量的氮化鋁粉后變得更加致密，但雜質(zhì)與主要原子之間的粒徑、原子間力等力存在著差異，由此產(chǎn)生的內(nèi)部缺陷會(huì)導(dǎo)致碳化硅陶瓷基板的熱導(dǎo)率降低。

3、熱處理工藝

熱處理是陶瓷基板制造過(guò)程中最重要的工序之一，它會(huì)影響毛坯的一系列物理化學(xué)變化，以及成品的顯微組織和礦物成分，陶瓷基板陶瓷材料的不同成分在熱處理過(guò)程中也會(huì)發(fā)生變化。

綜上所述，要提高陶瓷基板的傳熱性能，應(yīng)綜合考慮多個(gè)變量，如提高陶瓷板材料的純度、增加陶瓷板材料的密度、減少結(jié)構(gòu)缺陷、減少氣孔、減少晶界和減少玻璃相，適當(dāng)控制粒度和合理的燒成系統(tǒng)。此外，添加石墨烯、類石墨烯等非金屬材料來(lái)提高陶瓷基板陶瓷材料的導(dǎo)熱性也可能是值得進(jìn)一步研究的手段。