中國粉體網(wǎng)訊 電子設(shè)備的小型化和集成化對聚合物基熱管理材料提出更高的散熱需求。研發(fā)新型高導(dǎo)熱填料構(gòu)筑有效導(dǎo)熱路徑是實現(xiàn)高性能熱管理材料的關(guān)鍵。
熱等離子體技術(shù)因具有溫度高、反應(yīng)氣氛可控、能量密度大且污染小等特點(diǎn)，在制備納米及微米球形粉上表現(xiàn)出極大的優(yōu)勢，如球形硅微粉、氧化鋁粉等。
熱等離子體技術(shù)
等離子體是除固、液、氣外物質(zhì)存在的第四種狀態(tài)，它是由電子、陽離子和中性的粒子構(gòu)成的整體呈電中性的集合體。根據(jù)等離子體中重粒子溫度的高低可以將等離子體分為熱等離子體和冷等離子體兩大類。
熱等離子體與冷等離子體的典型的電子密度和電子溫度分布圖
熱等離子體中重離子的溫度可達(dá)3×103至3×104K，基本達(dá)到了局部熱力學(xué)平衡狀態(tài)。該狀態(tài)下的熱等離子體存在這樣的關(guān)系：電子溫度Te=等離子體溫度Th=激發(fā)溫度Tex=電離反應(yīng)溫度Treac，因而熱等離子體具有統(tǒng)一的熱力學(xué)溫度。
等離子體制備球形粉體的方式
基于高頻熱等離子體溫度高、冷卻速率快的特點(diǎn)，采用物理氣相沉積技術(shù)制備納米粉體。
等離子體制備球形粉體的方式主要有兩種。
一是將形狀不規(guī)則、粒徑較大的原料粉體通入熱等離子體的高溫弧，利用熱等離子體產(chǎn)生的高溫環(huán)境快速的使原料顆粒受熱熔化（或表面熔融）。由于表面張力作用，熔化的粉體形成球形，在合適的冷卻速率下固化，得到球形粉體。二是以不規(guī)則粉體或者前驅(qū)體為原料，以熱等離子體為高溫?zé)嵩�，原料與其中的活性粒子發(fā)生反應(yīng)經(jīng)快速的冷卻沉積，生成理想的粉體材料。
利用熱等離子體高溫、高能、氣氛可控且無污染等特點(diǎn)，通過控制制備過程中的參數(shù)如加料、冷卻速率、產(chǎn)生等離子體的功率等可制備高純度、高球形度、不同粒徑的球形粉體。因而，利用等離子體技術(shù)制備球形粉體在能源、航天、化工等領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應(yīng)用。
熱等離子體制備的球形Al2O3
歐陽玉閣教授課題組采用熱等離子體技術(shù)制備了納米球形氧化鋁粉體，基于顆粒的可控?zé)Y(jié)性，先后獲得了微米級網(wǎng)絡(luò)氧化鋁、2D曲面氧化鋁、中空網(wǎng)絡(luò)氧化鋁，實現(xiàn)了聚合物基復(fù)合材料熱傳輸性能的大幅提升。針對纖維素膜導(dǎo)熱低的問題，采用熱等離子體技術(shù)，以硅球為支撐點(diǎn)，原位生長制備了石墨烯包覆硅球（Si@GNPs）粉體，提升GNPs在基體中分散性的同時，實現(xiàn)纖維素膜縱橫向熱導(dǎo)率同步提升。
2025年5月28日，中國粉體網(wǎng)將在江蘇·蘇州舉辦“第二屆高導(dǎo)熱材料與應(yīng)用技術(shù)大會暨導(dǎo)熱填料技術(shù)研討會”。屆時，我們邀請到北京工商大學(xué)歐陽玉閣副教授出席本次大會并作題為《基于熱等離子體技術(shù)制備粉體在熱管理材料上的應(yīng)用》的報告。本報告將基于熱等離子體技術(shù)，對納米球形氧化鋁粉體的制備工藝、晶型、形貌、分散性及表面特性進(jìn)行詳細(xì)介紹，并對其在熱管理復(fù)合材料等領(lǐng)域的應(yīng)用及研究現(xiàn)狀進(jìn)行總結(jié)。
專家簡介
歐陽玉閣，工學(xué)博士，2020年畢業(yè)于中科院過程工程研究所，導(dǎo)師為袁方利研究員。目前就職于北京工商大學(xué)，副教授，研究生導(dǎo)師，研究工作聚焦于熱界面材料結(jié)構(gòu)設(shè)計，相變儲能材料與可穿戴智能溫控材料等。近三年，主持國家自然科學(xué)基金、北京市教委科研計劃一般項目以及橫向課題多項，累計在Composites Science and Technology、Composites Part A-Applied Science and Manufacturing等期刊發(fā)表SCI論文30余篇，出版學(xué)術(shù)專著1部，起草團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)1項，獲河南省科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎二等獎1項（4/10），中國輕工業(yè)聯(lián)合會科技進(jìn)步二等獎1項（4/4），河南省教育廳科技成果一等獎1項（5/11）。
參考來源：
1.歐陽玉閣. 球形氧化鋁粉體在陶瓷和導(dǎo)熱復(fù)合材料上的應(yīng)用研究. 中國科學(xué)院大學(xué)
2.白柳楊等. 高頻感應(yīng)熱等離子體在微細(xì)球形粉體材料制備中的應(yīng)用. 高電壓技術(shù)
3.譚佳妮等. 填充型聚合物基導(dǎo)熱復(fù)合膜的研究進(jìn)展. 中國塑料
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/輕言）
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