خصائص مسحوق الألومينا الكروي
يتميز مسحوق الألومينا الكروي بمزايا هامة كموصل حراري مقارنةً بأشكال الألومينا الأخرى (مثل الجسيمات غير المنتظمة، أو الرقائق، أو الألياف). خاصةً في المواد المركبة الموصلة حرارياً (مثل شحم السيليكون الموصل حرارياً، والبلاستيك، والسيراميك، وغيرها).
وفيما يلي خصائص مسحوق الألومينا الكروي:
1. موصلية حرارية أعلى
مسار ذو مقاومة حرارية منخفضة: تُشكّل الجسيمات الكروية تراكمًا كثيفًا في المصفوفة، مما يُقلل من المقاومة الحرارية للواجهة، ويُنقل الحرارة بكفاءة عبر نقاط تلامس الكرات.
الموصلية الحرارية المتساوية الخواص: يُتيح الهيكل الكروي توزيعًا متساويًا لمسار الموصلية الحرارية، مما يُجنّب المقاومة الحرارية المحلية غير المتساوية الناتجة عن اختلافات اتجاهات الجسيمات غير المنتظمة.
2. حشوة وسيولة ممتازة
كثافة تعبئة عالية: تحقق الجسيمات الكروية معدل تعبئة أعلى (يصل إلى 70% أو أكثر) بفضل مزايا هندسية (مثل التعبئة الأكثر كثافة)، وتقليل نسبة مواد المصفوفة، وتحسين التوصيل الحراري الكلي.
معالجة منخفضة اللزوجة: تتميز الجسيمات الكروية بسيولة جيدة، ويسهل تشتيتها في البوليمرات (مثل راتنجات الإيبوكسي والسيليكون)، مما يقلل من الفقاعات والفراغات، وهي مناسبة للقولبة بالحقن والطلاء وغيرها من العمليات.
3. تحسين الخواص الميكانيكية
تركيز إجهاد منخفض: يمنع الهيكل الكروي تلف المصفوفة الناتج عن الحواف الحادة (مثل تمزق السيليكون)، ويحسن مرونة المادة المركبة ومتانتها.
قوة ميكانيكية مُعززة: تُحسّن الجسيمات الكروية الموزعة بالتساوي مقاومة الضغط والقص للمواد المركبة (مثل الحشيات الموصلة للحرارة).
4. مزايا ربط الواجهة
عيوب أقل: السطح الكروي أملس، مع مساحة تلامس كبيرة مع المصفوفة وعيوب واجهة أقل، مما يقلل من تشتت الفونون (وهو أمر أساسي للتوصيل الحراري) ويحسن كفاءة التوصيل الحراري للواجهة.
توافق تعديل السطح: يسهل تحسين توافق الجسيمات الكروية مع المصفوفات العضوية من خلال معالجات مثل عوامل اقتران السيلان.
5. قابلية التكيف مع سيناريو التطبيق
تبديد حرارة الأجهزة الإلكترونية: يُستخدم في مصابيح LED عالية الطاقة ومواد واجهة تبديد حرارة وحدة المعالجة المركزية (TIM)، حيث يتطلب مقاومة حرارية منخفضة وموثوقية عالية.
متطلبات خفة الوزن: بالمقارنة مع الحشوات المعدنية (مثل الفضة والألومنيوم)، تتميز الألومينا الكروية بعزلها وكثافتها المنخفضة، مما يجعلها مناسبة لإلكترونيات الطيران والفضاء.
القولبة الدقيقة: تُعد الجسيمات الكروية مناسبة للطباعة ثلاثية الأبعاد للسيراميك الموصل للحرارة أو أجزاء القولبة بالحقن عالية الدقة (مثل أغطية تبديد الحرارة).
باختصار، أصبح مسحوق الألومينا الكروي هو الحشو المفضل لمواد العزل ذات الموصلية الحرارية العالية بسبب خصائصه الهندسية وخصائصه الفيزيائية، وخاصة في مجال الإلكترونيات الذي يتطلب تبديد الحرارة بكفاءة وموثوقية.
