微觀導熱矽膠的化學鍵角

微觀導熱矽膠的化學鍵角

1. 矽膠的化學骨架

導熱矽膠的基礎是 聚矽氧烷 (Polysiloxane, –Si–O–Si–)

  • 每個 Si 原子O 原子 交替相連,形成「Si–O 主鏈」。

  • Si 的外層通常連接有 甲基 (–CH₃) 或其他官能基。

 結構像是:

Si(CH₃)₂–O–Si(CH₃)₂–O–

2. Si–O–Si 鍵腳特性

在這個結構裡:

  • Si 原子sp³ 雜化 → 接近 109.5° 鍵角

  • Si–O–Si 鍵角 其實很「靈活」,大約在 120°~150° 之間可以變動。

    • 這種「可彎曲性」是矽膠柔軟、耐彎曲、不易斷裂的原因之一。

 簡單比喻:Si–O 主鏈就像「彈簧」,因為鍵角可以自由調整。


3. 導熱與鍵腳的關係

為什麼跟導熱有關?

  1. 主鏈的彈性 (Si–O 鍵角可調)

    • 提供良好的耐熱穩定性(鏈不會因高溫就崩壞)。

    • 使填料(如 Al₂O₃, BN, AlN, 石墨等導熱填料)能在基體中均勻分散。

  2. Si–O 鍵的強度

    • Si–O 鍵能量高 (~452 kJ/mol,比 C–C 鍵強)。

    • 在高溫下不易斷裂,保證了矽膠在導熱應用中長期可靠。

  3. 填料界面鍵角調整

    • 矽膠柔性鏈段(因鍵角可大幅改變)能很好「包覆」導熱填料顆粒。

    • 降低界面空隙 → 提高導熱效率。


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