聚合物导热机理简介

聚合物的导热载体包括电子、声子和光子三类，其具体的导热机理大致可以分成如下几大类。

1导热聚合物导热机理

目前已开发的导热聚合物主要是具有共扼结构的聚乙炔、聚苯胺、聚吡咯等，此类材料的共轭结构大，能够利用电子导热机制实现很好的导热。目前我们对此类高导热聚合物的研究更多地关注其导电性，其导热性能的研究至今还未引起足够重视。

影响导热聚合物导热性能的因素：分子链长度增加、结晶度增加、取向度增加、氢键作用增大、温度升高等可以提高聚合物导热性能，但是分子支化程度增加和前述影响因素下降则阻碍聚合物导热性能提高。

2 聚合物形态导热机理

提高聚合物的结晶性，可以利用声子导热机制进行导热。如平行高倍拉伸的HDPE,在室温条件下当拉伸倍数达到25倍时，平行于分子链方向的热导率可达到13. 4W/(m·K)。完整结晶或高度取向的聚合物虽然有良好的导热性能，但制造工艺复杂，目前还难以实现工业化生产。

3 导热网链导热机理

对填充型导热聚合物来讲，材料热导率取决于聚合物和填料的协同作用。分散于基体中的填料有粒状、片状、球状、纤维状等形状，填料用量较小时，虽均匀分散于基体中，但彼此间未能形成相互接触和相互作用，导热性提高不大；填料用量提高到某一临界值时，填料间形成接触和相互作用，体系内形成了类似网状或链状的结构形态，即形成导热网链。当导热网链取向与热流方向一致时， 材料导热性能提高很快; 体系中在热流方向上未形成导热网链时，会造成热流方向上热阻很大，导致材料导热性能很差。因此，要获得高导热聚合物，在材料内部最大限度地形成热流方向上的导热网链是提高导热系数的关键。

在树脂中添加不同导热材料，其导热机理是不相同的。填充材料自身的导热性能和在基体中的分散情况，决定了复合材料的导热性能。按填充材料的类型不同，将其导热机理分为如下两类。

①金属填充材料，靠电子运动进行导热，所以金属复合热导材料的热导率随温度升高而降低。

②非金属填充材料，热扩散速率主要取决于临近原子的振动及结合基团。

对基体树脂而言，在强共价键结合的树脂中，在有序的晶体晶格中传热是比较有效的，尤其是在很低的温度下，材料具有良好的热导率。但随温度的升高，晶格的热运动呈现抗热流性增加和热导率降低，而抗热流性是由于晶格中的缺陷造成的。因此，对于结晶度极低的基体树脂，往往呈现很低的热导率；而高结晶性树脂的热导率相对高一些。此外，树脂的相对分子质量、交联度和取向度的增大，都有利于热导率的提高。

树脂的热导率随温度的升高而增大，对不同类型树脂的变化规律不同。对非晶树脂，热导率先迅速升高、后趋于平坦、再缓慢增大；对半结晶树脂，热导率先迅速提高、再缓慢增大；对结晶树脂，热导率先迅速升高、达到峰值后缓慢下降。