报告发布方：中金企信国际咨询《2024-2029年无机非金属粉体行业市场竞争格局调查分析及发展战略规划评估预测报告》

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1、行业基本概述：在新能源汽车以及储能领域，随着电池的能量密度越来越高，对散热的要求也越来越高。高温会对电池的性能和可靠性带来不利影响，甚至会引发安全性问题。在消费电子和5G网络通信等领域，随着电子产品性能越来越强大，内部元器件集成度和组装密度的提高将导致其工作功耗和发热量不断增大，电子产品发热散热问题日益突出，高温会对电子产品的性能与可靠性产生不利影响，甚至引发热失效问题，从而引起整个电子产品的故障。相关研究表明，电子元件的故障发生率随工作温度的提高呈指数增长，因此导热材料对于解决动力电池、储能电池和电子产品的热管理问题具有重要作用。

散热是将发热器件产生的热量发散至空气中，其技术原理包括热传导、热对流与热辐射三种：

热传导和热对流是热管理的两种主流方式，导热材料是电子器件通过热传导散热时的热传输介质，是电子器件与外界或散热体（如空气、水、油等）之间热传导的桥梁。导热材料通过将电子设备内部工作时产生的热量及时、高效地传导到外界，可以有效提升电子产品的可靠性、稳定性和使用寿命。

常见的导热材料按照化学组成分类可分为聚合物复合导热材料、金属导热材料、碳材料和相变导热材料，各类材料的特性不同（如绝缘性、导热性能、机械加工性能等），应用于不同的领域，互相之间不存在直接替代关系。其中聚合物复合导热材料因其较高的导热系数、优异的耐化学腐蚀性能、良好的机械加工和电气绝缘性能、密度较低、价格合理而得到广泛应用，占据了主要的市场份额。

热对流为运动的流体经过不同温度的物体表面发生换热，常见的有风冷、液冷等。根据流体运动的起因，还可分为自然对流和强制对流，如放置冷却为自然对流，加装风扇为强制对流，自然对流的散热效率较低。进行强制对流散热时，由于发热源和散热器件之间存在空隙，通常需要填充导热材料进行热传导，以便于进行热对流散热。

导热材料是一种具有良好导热效率，可以有效地将热量传导至导热介质再传递到外部的工业材料。按照化学组成分类，导热材料主要分为四种类型，即聚合物复合导热材料、金属导热材料、碳材料和相变导热材料。其中聚合物复合材料因其较高的导热系数、优异的耐化学腐蚀性能、良好的机械加工性能、优良的电气绝缘性能、轻质、价廉而得到广泛应用，占据了主要的市场份额。导热粉体材料是聚合物复合导热材料中使用的填料。

聚合物复合导热材料是以高分子聚合物材料为基底，以导热粉体材料对其进行均匀填充以提高其导热性能的材料。常见的产品为导热硅胶、导热凝胶、导热垫片、导热硅脂、导热工程塑料等产品。由于聚合物本身的导热系数较低，聚合物复合材料通常利用导热粉体材料对其进行均匀填充以提高其导热性能。

导热粉体材料是影响聚合物复合导热材料性能的核心，其种类、含量、粒径大小、表面形态及分布状态均会影响聚合物复合材料的导热性能。综合来看，通过选择合适的粉体种类，提升粉体性能，进行不同粉体大小和形貌的级配，对粉体做表面形貌处理能够有效提升聚合物复合材料体系的导热系数。理想的导热粉体通常具备导热系数高、致密度高、纯度高、球形度好、分散性好、流动性好等特性。

2、行业技术特点及市场规模：目前用于聚合物复合导热材料填充的导热粉体材料可以分为多个类别，按照材料化学组成可以分为三类，包括金属类、碳粉类和无机非金属粉体类。金属粉体和碳材料本身的导热系数较高，可以显著地提高聚合物复合材料的导热系数，但同时这两类材料的电导率亦较高，破坏了材料的绝缘性能，不能作为电子电气设备绝缘产品，限制了其应用场景。此外，碳材料如碳纳米管、石墨烯等在聚合物基体中不易分散，不利于形成有效的导热通路。而氧化物、碳化物、氮化物等无机非金属粉体因其较好的导热性能及绝缘性能在制备高导热复合材料领域具有较好的优势。

常见无机非金属粉体分析

以上无机非金属粉体中结晶形硅微粉、角形氧化铝、球形氧化铝、球形氮化硼和球形氮化铝应用最为广泛，其应用场景和技术难点如下所示：

（1）导热材料性能影响因素：导热材料的导热性能主要受导热粉体的填充量、表面形态、分布状态和粒径等几方面因素影响。

粉体填充量对聚合物复合材料导热系数影响很大，当导热粉体含量较低时，粉体填充量对导热系数影响较小，此时，导热粉体被聚合物完全包裹，彼此间无法形成有效接触，热阻较大。当达到一定含量时，导热粉体间形成有效接触，体系内部形成类似网状或链状的导热网络，因此随着粉体填充量增加，导热系数呈增长趋势。当填充量很大时，导热系数增速变慢，同时随着粉体填充量增加，聚合物体系粘度增大，不易于加工。

粉体材料的表面形态对聚合物复合材料体系的导热系数和体系粘度具有重要影响。粉体材料形貌主要有球形、角状、片状、棒状和纤维状等，一般情况下，球形导热粉体材料较其他不规则形态的粉体材料填充时粉体之间的间隙更小，填充率更高。球形导热粉体的填充性能存在相对优势，尤其是将不同粒径正态分布的粉体颗粒进行一定配比以后，其填充性能更佳，从而获得更好的导热性能。此外，球形粉体流动性好，对导热体系粘度影响小，既有利于导热胶生产端加工，又有助于用胶端点胶或灌封工艺效率与效果提升。但并不是所有的导热粉体都容易加工成球形。目前适合做导热粉体的材料中，只有氧化铝和氧化硅在大批量生产的前提下易球化。而氮化硼和氮化铝球化过程中易氧化，氢氧化铝则不能球化。

粉体分布状态对体系导热系数影响较大。当粉体材料均匀填充时，体系性能一致性更好，且更易形成最大堆积相互连接的网状导热结构，导热系数更高。然而对于无机粉体，其与聚合物的界面相容性较差，粉体颗粒容易发生团聚现象很难分散，此外粉体颗粒与聚合物之间的表面张力差异使得粒子表面很难被润湿，导致二者界面处存在空隙，使得体系热阻增加。实际应用中，通过对导热粉体进行表面处理，以改善其与聚合物基体的界面结合情况。经过表面处理的导热粉体与聚合物具有更好的相容性，可以实现更高的填充率，且进一步降低填充粘度。

粒径大小对导热材料的导热系数有一定影响，理论上，大粒径的粉体比小粒径的更易获得较高导热系数。因为大粒子更容易互相接触，从而形成导热通路，增加导热系数。而小粒径粉体与聚合物接触的表面积更大，故受到的传热阻力也更大，所以导热系数略差于大粒径的。但是实际上粒径对导热材料导热系数的影响与粉体含量相关，当填充量较低时，由于小粒径粉体间不易形成紧密接触，相对于同一含量的大粒径粉体，导热系数要低。当填充量较高且超过一定阈值时，大粒径粉体导热系数增长减缓，而小粒径粉体导热系数增长迅速，其导热系数则比大粒径粉体更具优势。因此，实际应用中，综合大小粒径粉体在不同填充量下的优势差异，可以通过合理的粒径搭配，使粉体在高分子材料中形成更多的导热网络，以获得高导热材料。

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