La conductivité thermique de l'alumine varie en fonction de la température et ce qui peut être ajouté à la composition de la matière première pour augmenter la conductivité thermique.

L'oxyde d'aluminium, un important matériau inorganique non métallique, a un large éventail d'applications dans des domaines tels que l'emballage électronique et les matériaux de gestion thermique. Sa conductivité thermique est l'un des facteurs clés qui influencent les propriétés du matériau et les effets de l'application.

Variation de la conductivité thermique de l'alumine en fonction de la température
La conductivité thermique de l'alumine est étroitement liée à la température. À très basse température, la contribution de la capacité thermique Cv à la conductivité thermique λ varie en fonction de Cv et T3. Lorsque la température augmente, la conductivité thermique augmente rapidement. Cependant, à mesure que la température continue à augmenter, le libre parcours moyen diminue et le taux d'augmentation de la conductivité thermique avec l'augmentation de la température ralentit, approchant une certaine valeur autour de la température de Debye θ d. Par la suite, le libre parcours moyen est devenu le principal facteur affectant la conductivité thermique, conduisant à une diminution rapide de la conductivité thermique avec l'augmentation de la température. À basse température (par exemple 40K), la conductivité thermique atteint une valeur maximale. Dans les régions à haute température (par exemple 1600K), la conductivité thermique augmente en raison de la contribution de la conductivité thermique des photons.

Influence de la composition des matières premières sur la conductivité thermique de l'alumine
Pour améliorer la conductivité thermique de l'alumine, des composants spécifiques de la matière première peuvent être ajoutés.
Voici quelques méthodes efficaces :
Ajouter un agent conducteur thermique :
Oxyde de cuivre : L'oxyde de cuivre est un agent conducteur thermique couramment utilisé, dont la conductivité thermique est supérieure à celle de l'oxyde d'aluminium. En mélangeant uniformément l'oxyde de cuivre et l'oxyde d'aluminium, il est possible de former un matériau composite thermoconducteur, améliorant ainsi la conductivité thermique de l'oxyde d'aluminium.
Dioxyde de silicium et nitrure de silicium : Ces matériaux peuvent également être ajoutés à l'oxyde d'aluminium en tant qu'agents de conductivité thermique afin d'améliorer cette dernière.
Taille de la granularité de contrôle :
La taille des particules est l'un des principaux facteurs influençant la conductivité thermique de l'alumine. D'une manière générale, plus la taille des particules est petite, plus la conductivité thermique de l'alumine est élevée. Par conséquent, l'oxyde d'aluminium peut être traité par broyage mécanique à billes, dispersion ultrasonique et autres méthodes afin d'obtenir des particules de plus petite taille et d'améliorer ainsi sa conductivité thermique.
Mélange et remplissage avec différentes tailles de particules :
En mélangeant et en remplissant des particules d'alumine de différentes tailles, il est possible de former une structure d'emballage plus compacte, d'augmenter la quantité de remplissage et de créer une bonne voie de conductivité thermique. Cette méthode permet d'améliorer la conductivité thermique des matériaux composites.
Augmenter la teneur en phase alpha :
L'alumine en phase alpha présente une stabilité et une cristallinité élevées, ce qui contribue à améliorer la conductivité thermique du matériau. Par conséquent, lors de la sélection des matières premières d'alumine, il convient de donner la priorité aux produits à forte teneur en phase alpha.
Modification de la surface :
La polarité de surface de l'alumine est forte et sa compatibilité avec l'interface de la matrice de résine organique est faible. Le traitement de modification de la surface, tel que le traitement par agent de couplage, peut améliorer l'adhésion interfaciale entre l'alumine et la matrice polymère, réduire le phénomène d'agglomération et, par conséquent, améliorer la conductivité thermique des matériaux composites.

Considérations sur les applications pratiques
Dans les applications pratiques, outre l'influence de la composition de la matière première sur la conductivité thermique de l'alumine, il convient de noter les points suivants :
Types de matrices polymères : Les différentes matrices polymères ont des effets différents sur la compatibilité et la dispersibilité de la poudre thermoconductrice d'alumine. Par conséquent, lors de la sélection d'une matrice polymère, il est nécessaire de prendre pleinement en compte sa compatibilité avec l'alumine.
Teneur en alumine : Bien que plus la teneur en alumine est élevée, plus la conductivité thermique du matériau composite est importante, une teneur excessive peut entraîner une diminution d'autres propriétés du matériau composite, telles que les propriétés mécaniques ou électriques. Il est donc nécessaire de déterminer la teneur en alumine appropriée en fonction des scénarios d'application et des exigences spécifiques.
Conditions de traitement : Les conditions de mélange et de traitement, telles que la vitesse d'agitation, la température et la durée, peuvent également affecter la dispersion de l'alumine dans le polymère et les performances du matériau composite final. Par conséquent, un contrôle strict des conditions de traitement est nécessaire pendant le processus de préparation.

La conductivité thermique de l'alumine présente un certain profil en fonction des changements de température, et sa conductivité thermique peut être améliorée par l'ajout de composants de matières premières spécifiques. Dans les applications pratiques, il est nécessaire de prendre en compte de manière exhaustive des facteurs tels que la composition des matières premières, le type de matrice polymère, la teneur en alumine et les conditions de traitement pour préparer des matériaux thermoconducteurs à base d'alumine à hautes performances.