强势增长！电动汽车、LED、散热器带火导热塑料涉及PC、PBT、PA

人们对个人电子产品永无止境的需求和对电动汽车( EVs )日益增长的需求正在推动新兴导热聚合物市场的扩大。
据Transparency Market Research报告（后文简称“报告”）称，2022年环球导热聚合物（紧张是塑料）市场代价为14亿美元，估量到2031年将实现13.8 %的复合年增长率( CAGR )，达到44亿美元。

01 导热塑料比较金属更有上风

随着电气电子集成技能迅速发展，电子元件、逻辑电路的体积成千上万倍地缩小，设备内产生的热量可能会导致设备的事情温度急剧增加，从而对设备的利用寿命和性能稳定性产生严重的负面影响，器件散热已成为一个突出问题，故高导热材料的制备日趋主要。

研究表明，物体散热紧张受到材料的热传导能力、辐射能力及空气和散热器界面的自然对流三个紧张成分影响。
金属由于导热系数大，自然而然成为散热材料的主要考虑，塑料由于其导热系数小（普遍只有0.2W/(mK)旁边），以是永劫光以来未被看好。
不过，随着复合股料技能的发展，有机复合股料的导热性能通过改性得到大幅的提升，并且较金属材料有着更优秀热辐射能力，综合的散热效果也逐步能够与金属材料媲美，并表示出更好的经济适用性。

表 常见的塑料原材料导热系数（来源：网络）

据理解，提高塑胶质料的导热性能一样平常有两种办法：

第一种是通过改变分子和链节构造，或者通过外力的浸染改变分子和分子链的排列来得到分外物理构造，从而提高材料的导热性能。
但这种方法本钱高，方法繁芜，并不常用。

第二种方法则是对聚合物进行高导热材料添补，来制备导热填料/聚合物复合股料。
这种方法相较于前者来说操作大略，可以极大的节约本钱。

图 导热塑料浸染机理 （图源：网络）

据理解，目前导热塑料以添补型导热塑料为主。
在一些易被堕落的事情环境中，导热塑料还具有金属材料不可比拟的事情寿命。

再来看一下导热塑料的供应链情形。

导热塑料家当链的上游为原材料供应，紧张包括石墨、PI膜、硅橡胶、塑料粒等化工原材料。
这些原材料大部分都能通过市场化采购得到，市场供应充足，不存在稀缺性。

中游为导热聚合物生产，中游的导热聚合物生产企业是家当链的核心环节。
这些企业利用上游原材料，通过一系列的加工工艺，生产出各种类型的导热聚合物，如导热硅胶片、导热胶带、导热硅脂等。

导热聚合物家当链下贱紧张运用于消费电子、通信基站、动力电池等领域。
个中，打算机是导热聚合物运用领域中占比最重的一个，占比达到32%。
此外，可再生能源、电信、指示灯、医疗办公设备、工业和军事以及汽车等领域也有广泛运用。

02 在电动汽车中运用广泛

电动汽车的热管理系统比传统燃油车更加繁芜。
电动汽车电池包是前辈导热聚合物的关键运用。
除了热管理性能外，它们比传统材料轻得多，从而增加了车辆的行驶里程。
如：

动力电池包的热管理：

导热垫片与导热胶：在动力电池液冷式热管理系统中，导热聚合物被制成导热垫片和导热胶，用于添补冷却管与电池之间的空隙，以减少热阻，提高散热效率。
导热硅胶垫片通过压缩与电池表面紧密打仗，而导热填缝胶则能够更好地适应界面微不雅观尺寸的变革，从而实现更优的散热效果。

电芯间导热灌封胶：成百上千颗电芯组成的电池包中，电芯间常以导热灌封胶进行散热和温度掌握，以肃清温差过大造成的性能低落和热失落控风险。

相变材料：部分电池热管理系统采取相变材料，将电池单元直接放置在相变材料里或夹在中间，形成三明治构造，以实现对电池温度的有效掌握。

动力电池外壳：

PPS热塑复材：利用PPS（聚苯硫醚）等高性能热塑复合股料制成的动力电池上箱体，不仅具有轻质高强的特点，还表现出精良的耐火烧性能。
在火烧实验中，持续火烧30分钟，壳体仍未被烧穿，有效保障了电池安全。

导热聚合物在驱动电机中的运用：

驱动电机是电动汽车的核心部件之一，高效率、宽调速、高密度是当先驱动电机的研究热点，但温度过高时，驱动电机的效率和寿命会明显低落。
利用高导热聚合物能够将驱动电机事情时产生的热量快速地传导到外界，可降落驱动电机的事情温度。

目前常以导热胶对电机定子进行灌封，减小绕组与定子铁心间的热阻，肃清定子槽中的气隙、分散绕组端部热量，降落电机长运行带来的温升。
如在IGBT模组与冷片的打仗界面涂抹导热硅脂等，将热量通报给壳体外侧，再以冷却水散热，防止IGBT模块烧毁。

03 LED行业的宠儿

根据报告的说法，发光二极管( LEDs)是导热聚合物的另一个有吸引力的运用。
“生产商可以通过利用导热聚合物来降落单间和组装阶段的生产本钱，”他们在报告中写道：“这些塑料花费较少的能量，并为设计师供应一系列的色彩选择，以进行富有想象力的设计。
”

下面我们来看一下导热塑料在LED行业的部分范例运用。

LED照明灯具外壳与散热器：导热塑料常被用于制作LED灯具的外壳以及散热器。
这些材料不仅能够有效降落LED芯片在事情时产生的热量，还能保持灯具的轻量化和都雅性。
例如，菲利蒲照明公司曾推出了利用荷兰帝斯曼公司（DSM）导热尼龙塑料（PA46 Stanyl TC）制作的LED照明灯具，这些灯具因构造设计合理、加工成型快、导热/散热性能优胜而广受好评。

导热塑料还用于制作LED灯具的基板和反射器，确保LED芯片发出的光芒能够高效传导和反射，提高照明效果。

LED显示屏组件：在大规模LED显示屏中，导热塑料被用于制作各种关键组件，如背板、散热片和连接器等。
这些组件不仅须要承受高强度的热量，还须要具备精良的机器性能和稳定性。
导热塑料的运用能够有效办理显示屏在事情时产生的热量问题，提高显示屏的可靠性和利用寿命。

汽车车灯散热：随着LED技能在汽车车灯领域的遍及，导热塑料成为车灯散热系统的主要组成部分。
这些材料被用于制作车灯的外壳、散热器和反射器等部件，确保车灯在事情时能够迅速将热量散发出去，保持车灯的稳定性和可靠性。

背光光源：在电子产品如手机、平板电脑和条记本电脑的背光系统中，LED作为光源被广泛利用。
导热塑料的运用有助于降落背光系统的事情温度，提高电子产品的整体性能和可靠性。

04 金属散热器的潜在替代方案

导热塑料材料也显示出作为单板打算机中金属散热器的替代品的前景。
据罗伯特格雷斯( Robert Grace )今年早些时候在《塑料》杂志上宣布，树莓派公司（Raspberry Pi Ltd .，紧张生产廉价单板电脑，自2012年推出第一款产品以来，该公司目前已售出超过5600万台，其设备正在寻求主流打算运用中的运用）CEO埃本厄普顿（ Eben Upton）对用导热聚碳酸酯( PC )包覆印刷电路板的想法感到“着迷”。
常日情形下，铜被用来转移来自中心处理单元（CPU）的热量。
厄普顿认为，导热PC的上风在于，它将热管理与功能集成、减重、减少无线连接的射频滋扰等下一代材料需求的特性结合起来。

图源：网络

导热PC不仅具有良好的导热性能，能够有效地将单板打算机内部产生的热量传导出去，保持系统的稳定运行，而且其精良的加工性能许可设计师将散热构造与打算机外壳或其他部件一体化设计，从而实现功能集成。
这种设计不仅可以减少部件数量，降落组装本钱，还可以提高整体的都雅性和紧凑性。

导热PC的密度远低于金属（如铝），因此利用它作为散热材料可以显著减轻单板打算机的重量。
这对付须要移动或便携式的设备来说尤为主要，如便携式事情站、无人机载打算机等。

虽然导热聚碳酸酯PC本身并不直接减少射频滋扰（RFI），但其作为打算机外壳或内部构造的一部分时，可以通过合理的设计和布局来优化电磁兼容性（EMC），从而间接减少无线连接的射频滋扰。
例如，通过利用导电涂料或嵌入金属网等办法，可以在保持材料轻质化的同时提高电磁屏蔽效果。

05 总结

除了PC材料，报告还提到了包括聚酰胺（PA）、聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）、聚醚酰亚胺（PEI）和聚苯硫醚(PPS)等导热塑料。

环球导热聚合物市场规模还在持续增长。
个中，电子行业和汽车行业是导热塑料的紧张运用领域，对市场的拉动浸染最为明显。
随着电子行业的快速发展和新一代电子设备的不断呈现，导热塑料的需求量也在不断增加。
尤其是在手机、平板电脑、电视等消费电子产品中，导热聚合物的运用越来越广泛。
此外，人工智能、5G等新技能的发展也将进一步推动导热聚合物市场的增长。