陶氏化学揭秘：汽车工程师正在寻找哪些类型的导热材料？

电动汽车的电池、电机和电力电子器件须在特定温度范围内运行，以确保最佳性能。为避免温度过高或不安全，热管理在车辆性能、可靠性和安全性方面起着关键作用。近年来，多款电动汽车因高压电池存在起火风险而被召回。严重的火灾事故原因多种多样，包括电池电芯中的污染物，以及不良的热设计导致部件过热等。

热界面材料（Thermal Interface Materials, TIMs）旨在高效、有效地散热，防止过热，从而确保电动汽车的可靠运行。目前市面上有多种类型的热界面材料，包括胶粘剂、灌封胶、间隙填充材料、凝胶、润滑脂、泡沫和垫片等。

陶氏公司（Dow Inc.）旗下的Dow MobilityScience专注于电动汽车电池包的组装、保护、热管理及循环利用。该公司已开发出多种有机硅材料（如DOWSIL™），这些材料兼具热/电绝缘性、贴合性与结构支撑能力，同时具备轻质、超薄和低成本等优势。

今年，Autonomous&Electric Mobility（简称AEM）杂志采访了Dow MobilityScience的市场经理Luc Dusart、技术服务与开发总监兼研发副主任Pete Vert，以及技术服务与开发助理科学家Danielle Berry，请他们介绍陶氏公司如何开发面向电动汽车的新一代热管理技术。

AEM：为什么导热材料对电动汽车的性能、可靠性和安全性至关重要？

Vert：热量是可靠电子系统的“天敌”，会降低电池性能。高温还会增加电池单体发生热失控的风险。导热材料的作用是将热量从热源传导至散热器，且可提供符合阻燃标准的配方。它们不仅用于电动汽车电池的组装，也广泛应用于其他产生大量热量的电子系统中。

若无导热材料，热源与散热器之间的空隙将被空气填充。然而，空气的导热系数仅为0.024 W/(m·K)，散热效率极低。相比之下，导热材料具有更高的导热系数，并可根据具体热管理需求提供不同导热性能的产品。

AEM：哪些电动汽车零部件通常使用导热材料进行组装？

Dusart：导热材料常用于功率电子模块的组装，例如逆变器、转换器和车载充电机。电池包是最主要的应用场景，此外还包括高级驾驶辅助系统（ADAS）、显示屏与通信模块，以及电动汽车充电桩等。

AEM：ADAS系统中哪些组件通常使用导热材料？

Berry：在ADAS系统中，导热材料用于摄像头、雷达、激光雷达（LiDAR）和各类传感器的组装。例如，在摄像头模块中，导热有机硅用于散发模组产生的热量；在激光雷达、雷达和传感器中，有机硅则用于为印刷电路板（PCB）组件散热，这些PCB上通常集成了会产生大量热量的芯片和其他电子元件。

随着性能需求不断提升，这些组件的尺寸和功耗也在增加。例如，高级别自动驾驶系统即将采用新一代芯片，其计算性能将大幅提升。若芯片功耗增加2至3倍，产生的热量也将显著上升，因此需要更高性能的导热材料来高效散热。

AEM：为什么有机硅特别适合导热应用？

Berry：汽车工程师在材料化学体系上有多种选择，但导热有机硅具备显著优势。例如，与丙烯酸酯、环氧树脂或聚氨酯等有机材料相比，有机硅能承受更宽的温度范围，并在长期高温环境下保持稳定的性能，不会显著劣化。

环氧树脂虽然粘接强度更高，但在温度变化导致不同材料膨胀/收缩速率不一致时，更容易开裂。而有机硅具有应力缓冲能力。此外，有机硅还具备优异的水解稳定性，即使在潮湿环境中也能保持性能。它还能抵抗盐雾和多种汽车化学品，并可提供符合UL 94 V0阻燃等级的配方。

此外，有机硅支持灵活高效的制造装配。例如，有可在室温、加热、紫外线（UV）照射或多种固化机制组合下固化的有机硅产品，以满足不同制造商的需求。导热有机硅也兼容自动化混合与点胶工艺。

AEM：当前汽车工程师在寻找哪些类型的导热材料？

Vert：工程师选择的导热材料类型高度依赖具体应用场景。对于需要粘接或减少机械紧固件的系统，可使用导热胶粘剂。当热源与散热片之间存在较大间隙时（如电池模组中常见的情况），通常采用间隙填充材料或可点胶的导热垫片。

导热凝胶是另一类导热材料，不仅能填充较大间隙，还便于返修。导热膏和导热脂属于非固化型材料，可实现极薄的粘接层，从而获得低热阻，常用于芯片与散热器之间的微小间隙填充。灌封胶通常具有自流平性和低粘度，能流入组件间的狭小空间。

此外，汽车工程师还在寻找能够支持以下趋势的导热材料：集成模块的增长（X-in-1）、模块小型化，以及高性能计算和人工智能的融合。这些趋势正在提高功率密度，从而增加了热量产生和对更高导热率的需求。汽车行业也在寻求能够支持大批量组装的、具有成本效益的热界面材料。

AEM：使用导热胶粘剂的最大挑战是什么？陶氏如何应对这些挑战？

Vert：最大的挑战在于平衡导热性、机械性能与工艺性。例如，提高导热性通常需要添加更多特种填料，但高填料含量可能削弱胶粘强度。在混合与点胶过程中，确保填料均匀分散至关重要，否则会导致导热性能不一致。此外，部分导热胶粘剂因粘度较高或固化时间较长，难以点胶操作。

为应对这些挑战，我们与合作伙伴紧密协作，深入了解其需求与目标。因此，陶氏开发了基于有机硅的导热胶粘剂，既能保持良好的机械性能，又支持自动化混合与点胶，提供多种粘度选择，并实现更快固化。我们还推出了可通过紫外线（UV）固化的导热胶，或具备双重固化机制（如UV+湿气固化）的产品，以应对UV光照不到的阴影区域。

AEM：陶氏最新推出的面向电动出行应用的导热材料是什么？它有何独特之处？

Dusart：DOWSIL™TC-3080 可固化导热凝胶荣获了2025年度“BIG创新大奖”之“变革性产品”类别奖项。这款基于有机硅的导热材料的独特之处在于其低粘度，易于点胶，还可直接印刷到基材上。与同类材料相比，DOWSIL™ TC-3080 能在电动出行电子设备中维持更低且更稳定的温度。通过降低热失效和模块停机风险，该热管理材料有效提升了电动汽车的性能、可靠性和安全性。