通常来说，高压电器应用如开关柜、变压器、旋转电机、GIS等需要材料热导率为lW/m．K；而用于高密度集成绝缘电子装置，如封装系统中的热界面材料等需要热导率为10W/m．K。可广泛应用于上述电绝缘材料，但其热导率大约在0. 2W/m．K。提高环氧树脂热导率有两种方法，一种法为合成具有高度结晶性或取向度的本体环氧树脂，如Takczawa等报道的含有介晶结构的环氧树脂；另一种为在环氧树脂中引入高导热绝缘填料，制备填充型复合材料获得高导热性能。本体环氧树脂制备工艺繁琐，成本高，目前制备高导热环氧介电复合材料主要采用填充方式，引入高热导填料如氮化硼(BN)、氧化铝(Al₂O₃)、氮化铝( AIN)等以增加热导率，同时保证材料的介电性能，达到热、电性能的平衡。
1 导热机理
固体导热材料的传递方式主要为热传导。热传导传递的载体有电子、声子及光子。大多数聚合物是饱和体系，无自由电子存在，分子运动困难，热传导主要是晶格振动的结果，声子是主要热能载荷者。对环氧树脂来说，其结晶度低，声子散射大，从而热导率低。对无机非金属材料来说，自由电子少，晶格振动是主要导热途径，其晶体微粒具有远程有序性，声子的散射小，导热作用强，如氮化硼、碳化硅等都具有较高的热导率。
高导热填充型环氧复合材料主要通过声子来传递热量，导热填料的引入，一方面热量可以沿着填料品格快速传播，增加热导率，另一方面，填料的加入将引入界面热阻。界面热阻来自基体与填料界面处的声子散射。当填料含量较低时，基体的导热性能和界面热阻决定体系的热导率；当填料含量达到某一临界值，即逾渗阈值，填料间相互接触，体系内形成类似链状或者网状的结构，即导热通路，体系的热导率决定于导热通路。
2 导热理论模型
高导热环氧介电复合材料多数为填充型二元体系或多元体系。目前预测二元体系热导率的模型很多，典型导热模型如表1所示。
以上各式，λ₁，为聚合物热导率，λ₂，λ₃。……为填料热导率，λ为复合材料热导率，V为填料粒子的填充体积，X₂，X₃。……中各种粒子占混合粒子的统计份数。
3 导热性能影响因素
3.1 导热填料
高导热填充型复合材料的热导率不仅取决于基体和导热填料的热导率，导热填料的填充量、粒径、形状、分布状态、取向及颗粒复配都会对复合材料的热导率有重要影响。
3.2空隙
制备高导热填充型复合材料填料的高填充率是必要的。当填料加入树脂体系时，此时复合材料体系粘度增加大，树脂分子链不能有效插入填料之间，复合材料体系形成空隙。特别在填料含量高的时候，由于填料的不灵活性，体系空隙将增大。空隙的存在又将限制体系的填充率，影响热传导。采用不同种类、粒径和形貌填料复配是减小空隙的重要方法，有利于增加导热链数量和提高导热链浓度，从而提高体系的热导率和介电性能。
3.3 界面
影响高导热填充型复合材料热导率主要有两个参数：1个是导热链的浓度，另1个是热阻。其中，热阻包括不同相的热阻和相之间声子散射引起的界面热阻。填料和基体间模量的不同，增加了基体填料间的声子散射引起大的界面热阻。对填料表面处理可以增加基体和填料的粘结性，通过连接粒子基体界面、粒子粒子界面，减小界面声子散射和界面热阻，以增加体系热导率和介电性能。
资料下载：
高导热环氧树脂介电复合材料研究进展-王好盛.pdf
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