[发明专利]一种类鸟巢结构氧化铝及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及氧化铝粉体生产领域，公开了一种类鸟巢结构氧化铝，类鸟巢结构氧化铝为空心球结构，空心球上存在一个向内凹陷的大孔洞，空心球表面为布满细小孔洞的网络结构。类鸟巢结构氧化铝的制备方法为：1）将球形超细氧化铝加入水中，分散均匀，得到分散液；2）将分散液进行静置沉降处理，静置沉降结束后，收集上层悬浮液，得到氧化铝分散液；3）将步骤2）得到的氧化铝分散液进行喷雾造粒，得到颗粒团聚体，将颗粒团聚体在1180℃～1250℃下进行烧结处理，得到类鸟巢结构的氧化铝。本发明“类鸟巢”网络结构的氧化铝填料，连续的网络结构为热量传输提供连续的传输通路，降低了由于填料的添加导致的界面热阻。

技术领域

本发明属于新材料技术领域，具体涉及一种类鸟巢结构氧化铝及其制备方法和应用。

背景技术

聚合物材料如环氧树脂、酚醛树脂、硅胶等材料因其良好的绝缘性能、易加工性能常被用作电子元器件的封装材料。然而，这些材料的散热能力较差，一般为0.2Wm^-1K^-1左右，严重影响了电子元器件的散热效率。为提高聚合物材料的热导率，常用的办法是在聚合物基体中添加具有更高热导率的填料，制备高热导率的聚合物基复合材料。常用的填料有三大类：(1)金属填料，如铜、银和铝等；(2)碳材料，如碳纳米管、石墨和石墨烯等；(3)陶瓷材料如Al₂O₃、AlN、BN、ZnO等。虽然金属填料和碳材料本身具有较高的热导率，能显著的提高聚合物材料的热导率，然而在高负载时却易破坏材料的绝缘性能，且碳材料如石墨烯或碳纳米管在基体中不易分散，不利于形成有效的导热通路。采用碳材料提高复合材料的导热时一般通过设计填料在基体中的分布，使其在尽可能低的添加量时更大程度的提高聚合物基复合材料热导率。与这两类填料相比，陶瓷填料因其优异的热传输性能和高的绝缘性能，在制备高导热复合材料领域得到了越来越多的关注。

氧化铝具有较高的热导率、电阻率、低的介电损耗、性价比高等特点，被广泛的研究和用作导热填料。然而，采用氧化铝填料时，一般需要高的负载量，甚至达到50vol％以上。这会导致如下的问题：高添加量时，意味在复合材料中形成更多的填料-基体界面，在界面处会产生界面热阻，高的界面热阻会严重降低材料的热传输效率，从而影响复合材料的整体热导率；另外，过多填料的引入，失去的聚合物材料本身的质轻的优势，导致制备的材料的质量增加，为材料的实际应用带来不便。因而，如何降低填料与基体的界面热阻，提高材料热传输性能的同时并保证其制备的材料质轻的优势，是解决上述问题的关键。

发明内容

针对现有技术存在的问题和不足，本发明的目的旨在提供一种类鸟巢结构氧化铝及其制备方法和应用。

为实现发明目的，本发明采用的技术方案如下：

第一方面本发明提供了一种类鸟巢结构氧化铝，所述类鸟巢结构氧化铝为空心球结构，空心球上存在一个向内凹陷的大孔洞，空心球表面为布满细小孔洞的网络结构。根据上述的类鸟巢结构氧化铝，优选地，所述空心球的粒径为10～80μm，所述大孔洞的孔径为5～30μm，所述细小孔洞的孔径为30～200nm。

根据上述的类鸟巢结构氧化铝，优选地，本发明第二方面提供了一种上述第一方面所述类鸟巢结构氧化铝的制备方法，包括以下步骤：

(1)将球形超细氧化铝加入水中，分散均匀，得到分散液；

(2)将分散液进行静置沉降处理(除去分散液中的大颗粒超细氧化铝)，静置沉降结束后，除去沉淀物，收集上层悬浮液，得到氧化铝分散液；

(3)将步骤(2)得到的氧化铝分散液进行喷雾造粒，得到颗粒团聚体，将颗粒团聚体在1180℃～1250℃下进行烧结处理，得到类鸟巢结构的氧化铝。

根据上述的制备方法，优选地，所述球形超细氧化铝的粒径为30～150nm。

根据上述的制备方法，优选地，所述球形超细氧化铝的物相为非稳定相的θ-氧化铝和γ-氧化铝的混合相。