影响导热凝胶导热效果的原因

同样导热率的导热凝胶和导热硅胶片，按分析导热凝胶的导热效果是优于导热硅胶片的，但是在一些应用中，相同导热系数的导热凝胶和导热硅胶片效果相差无几，初步估计是应用时出现了问题。对此，本文简要分析影响导热凝胶导热效果的原因。

导热填料

导热凝胶的导热能力首先由其材料组成和内部结构决定。其中，导热填料扮演着核心角色。

1. 填料类型：氧化铝因高性价比和绝缘性成为导热凝胶常用填料，而氮化硼、碳纤维等高端填料虽可提升导热率，但成本过高。

2. 填料形态：颗粒型填料虽利于加工，但片状或纤维状填料（如石墨烯或碳纳米管）通过形成导热网链，可大幅提升导热率。实验表明，纤维状填料能使导热路径效率提高30%以上。

基体材料与添加剂

硅氧烷聚合物因其柔韧性和热稳定性常用作基体，其粘度需平衡流动性（便于施工）和抗垂流性（维持形状）。分散剂可改善填料分布均匀性，避免结团形成局部热阻；交联剂则影响固化后网络结构强度。若添加剂选择不当，易引发相分离或老化开裂。

应用涂抹厚度

不少客户在使用导热凝胶时没有在意厚度，导致导热效果没有达到预期。而厚度与热阻呈正相关，当涂抹厚度从0.5mm增至3mm时，热阻可能上升数倍，导致客户误判材料“性能不足”。建议将导热凝胶薄涂，厚度控制在0.1～1mm薄层内，并确保涂抹均匀以避免残留空气，减少热阻。

界面有效接触

导热凝胶需完全填充发热体与散热器间的间隙。实测表明，界面存在空气间隙（>1μm）可使热阻增加50%以上，在装配时尽量保持一定的压力（5–15psi）可挤出界面气泡排出空气，增大有效接触面，填满细小的空隙，使得导热凝胶与散热材料接触更紧密。

散热器效能

很多客户都只关注导热材料的导热率，但没想过散热器是否适用。例如，有客户最开始在电源上使用2W/m·K的导热凝胶，导热效果勉强符合要求，客户为了达到更好的效果，使用了一款5W/m·K的导热凝胶，但是结果很意外，两款导热率相差较大的导热凝胶导热效果竟然没有明显的差异。在排除掉材料的原因（因为材料是经过很多客户验证的，应用也没有问题，材料表面平整无皱褶，说明有效接触良好）后，我们推断是因为散热器较小，使用2W/m·K导热凝胶时就已经发挥了它的最大效能，如同大流量水管连接细出水口，当散热器表面积或鳍片设计无法及时散失热量时，即使导热材料的导热率从2W/m·K提升至20W/m·K，温差改善仍不足5%。我们建议客户使用较大的散热器验证，导热效果明显提升。由此可见，散热器热容需与热源功率、导热材料导热特性相匹配。